Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Олифиренко Владимир Николаевич

Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе
<
Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Олифиренко Владимир Николаевич. Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе : диссертация... канд. техн. наук : 05.17.06 Саратов, 2006 105 с. РГБ ОД, 61:07-5/2832

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор по современному состоянию проблемы 8

1.1.Физико-химическая сущность процесса горения. Параметры процесса горения 10

1.2. Термическая деструкция и механизм горения полимерных материалов 12

1.3. Способы снижения горючести полимерных материалов 14

1 4 Замедлители горения полимерных материалов 16

1.5. Полимеры, используемые в производстве светопрозрачных материалов 21

1.6. Способы изготовления триплексов и строительных стеклопакетов 36

Глава 2. Объекты и методы исследования 45

2.1. Объекты исследования 45

2.2. Методы исследования 45

2.2.1. Определение кислородного индекса 45

2.2.2. Определение содержания гель-фракции в полимеризате 47

2.2.3. Термогравиметрический анализ 48

2.2.4. Метод инфракрасной спектроскопии 48

2.2.5. Определение потери массы образца при поджигании на воздухе (метод «огневой трубы») 49

2.2.6. Испытание многослойного стекла на термоводостойкость 50

2.2.7. Испытания на влагостойкость 50

2.2.8. Испытания на воздействие ультрафиолетового излучения 51

2.2.9. Огневые испытания стеклянных стеклоблоков 53

Глава 3. Основные результаты исследований и их обсуждение 55

3.1. Анализ свойств исходных компонентов полимерных составов пониженной горючести для многослойных стекол 55

3.2. Исследование взаимодействия компонентов в процессе сополимеризации заливочного состава 59

3.3. Выбор соотношения компонентов полимерных составов 61

3.4. Исследования процессов коксообразования и параметров пиролиза и горения полимерных составов 63

3.5. Статистическая обработка результатов эксперимента 65

3.6. Разработка конструкции светопрозрачных противопожарных окон на основе полимерных композиций 70

3.7. Анализ свойств многослойных стёкол 90

3.8. Разработка технологии получения полимерных составов и многослойных стёкол на их основе 91

Выводы по работе 94

Список использованной литературы 96

Приложение

Введение к работе

Актуальность проблемы. Конструкции из стекла отвечают всем современным дизайнерским решениям в архитектуре. Из него изготавливают свето-прозрачные конструкции в виде окон, витражей, перегородок, дверей, световых фонарей и сплошных фасадов больших площадей. Они придают зданиям красивый внешний вид, увеличивают пространство, создают хорошую освещенность и открывают пути к новым архитектурным решениям.

Однако стекло имеет высокую плотность, неустойчиво к удару и неспособно противостоять распространению пожара при локальном его возникновении. Значительную опасность для людей стекло представляет при взрыве, так как образующиеся осколки, разлетаясь с высокой скоростью, способны травмировать людей даже находящихся на значительном удалении от эпицентра взрыва.

С учетом высокой степени опасности стекла, в сочетании с все возрастающим масштабом его применения, а также с проектированием и возведением высотных зданий, необходимы новые подходы к созданию светопрозрачных строительных конструкций с использованием силикатных стекол с полимерными или гелевыми прослойками. Такие разработки зарубежом и в России единичны. В России, в основном, используются стеклопакеты зарубежных фирм: «Glaverbeb-Бельгия, «Saint Gobain»- Франция, Pilkington-Великобритания и другие, производящие очень дорогие стеклопакеты и которые не всегда можно эксплуатировать в условиях российского климата в наружных конструкциях, из-за наличия в них гелевых прослоек.

В связи с этим, исследования, посвященные разработке полимерных составов и их технологии, обеспечивающих создание светопрозрачных травмо- и пожаробезопасных строительных конструкций, изучению их свойств, механизмов огнезащиты являются актуальными.

Диссертационная работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете в соответствии по научному направлению 0813.03 «Создание наукоемкой технологии полимерных композиционных материалов для ответственной областей применения».

Цель работы: разработка полимерных составов, технологии и конструкции многослойных пожаробезопасных светопрозрачных стёкол различного функционального назначения на их основе и исследование свойств.

Задачи исследования:

Изучение свойств компонентов полимерных составов, определение параметров синтеза и механизмов их сополимеризации и огнезащиты;

разработка конструкции стеклопакета, обеспечивающего необходимый класс огнезащиты;

разработка технологии получения полимерных составов и триплек-сов;

проведение сертификационных испытаний разработанных конструкций.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые: использованы при создании пожаробезопасных полимерных составов в качестве структурообразующего компонента глицидилметакрилат, а в качестве сомономера, обеспечивающего снижение горючести, диметилметилметилфос-фонат; установлены механизмы их взаимодействия и взаимосвязь соотношения компонентов и параметров синтеза с содержанием сшитых (гель-фракций) структур; исследованы температурные параметры деструкции компонентов и установлено влияние замедлителя горения на процессы коксообразования и показатели горючести составов; доказана взаимосвязь конструкции стеклопакета с показателями огнестойкости и возможность направленного регулирования показателей огнестойкости.

7 Практическая значимость работы.

Разработаны полимерные составы, технология и конструкции многослойных пожаробезопасных светопрозрачных стекол на их основе. Проведены сертификационные испытания образцов с получением сертификатов.

Практические результаты работы внедряются на ОАО «Ламинированное стекло». Теоретические и экспериментальные результаты используются в учебном процессе подготовки специалистов по специальности 25.06.00 «Технология переработки пластмасс и эластомеров».

На защиту выносятся следующие основные положения:

результаты комплексных исследований по определению свойств используемых компонентов, параметров синтеза и механизмов сополимериза-ции;

исследования по определению поведения разработанных составов при повышенных температурах и в условиях пожара;

разработка конструкции и технологии многослойного стекла с полимерными прослойками, обеспечивающих необходимый класс огнезащиты.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на Международном симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» (Саратов, сентябрь 2005г.); международных конференциях «Перспективные полимерные композиционные материалы. Переработка. Применение. Экология» (Саратов, июнь 2004, сентябрь 2001).

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 7 печатных работах, получены 2 свидетельства на полезные модели и 2 патента.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений.

Термическая деструкция и механизм горения полимерных материалов

Важную стадию процесса горения составляет термическая деструкция, протекающая в конденсированной фазе. Она определяет общее количество и

состав топлива, легкость воспламенения продуктов, интенсивность дымо- и са-жеобразования, состав продуктов горения и их токсичность. Термодеструкция начинается при достижении критической для каждого полимера в данных условиях температуры, характеризующей его термостойкость (способность сохранять неизменным при данной температуре химическое строение) [8]. Термораспад протекает как цепной радикальный процесс со стадиями инициирования, роста, передачи и обрыва цепи. Кинетическая цепь при этом развивается в результате трёх элементарных реакций - деполимеризации, передачи цепи и распада радикалов. Например, в результате разложения полимерных материалов образуются летучие продукты, состав которых определяется соотношением скоростей элементарных реакций роста цепи.

Процесс горения полимерных материалов протекает по механизму сво-боднорадикальных разветвлённых цепных реакций, включающих стадии инициирования, роста и обрыва цепи. К стадии инициирования горения относят реакции типа:

Активными центрами процесса являются Н , НО и О , поэтому реакции разветвления (роста) цепи можно представить в следующем виде:

По характеру деструктивных превращений полимеры делятся на две группы. К первой относятся полимеры, молекулярные цепи которых при высокой температуре полностью разлагаются до летучих низкомолекулярных продуктов или образуют небольшое количество нелетучего остатка. Из этой группы для полимеров винилового ряда основными процессами, определяющими состав образующихся продуктов, могут быть деполимеризация (для ПММА, полиметилакрилонитрила, политетрафторэтилена), реакции передачи цепи с последующим разрывом по Р-связи (для полиэтилена, полипропилена, полиме-тилакрилата).

Во вторую группу входят полимерные материалы, при термическом разложении которых низкомолекулярные продукты образуются в результате отщепления атомов и групп, обрамляющих основную цепь макромолекулы, и внутримолекулярной перестройки, что сопровождается появлением двойных связей или циклов в цепи и поперечных связей между цепями вплоть до образования нелетучего, пространственно сшитого карбонизованного остатка. Сюда относят ненасыщенные полимеры винилового ряда с гидроксильными, сложно-эфирными и галогенными заместителями (при термической деструкции которых выделяются вода, алифатические кислоты и галогеноводороды, соответственно), полиакрилонитрил (претерпевающий внутримолекулярную циклизацию), целлюлозу и большое число полимеров с ароматическими и гетероциклическими звеньями в цепи. При разложении термопластов (полимеров первой группы) протекает полная газификация; полимерные материалы второго класса деструктируют с образованием карбонизованного слоя [9,10].

В основу способов снижения горючести полимерных материалов заложен принцип разрыва цикла процесса горения (рис.1). Поскольку горение полимеров протекает в конденсированной, газовой фазах и на поверхности их раздела, то воздействовать на него можно в любой из перечисленных фаз. В зависимости от места и способа разрыва цикла горения разработаны следующие пути получения полимеров с пониженной горючестью. 1. Для подавления процесса термической деструкции в конденсированной фазе применяют: полимеры с повышенной термической стабильностью, содержащие в составе основной цепи ароматические или гетероциклические звенья, либо полимеры, способные формировать сшитую структуру вследствие воздействия повышенной температуры; добавки, уменьшающие количество газообразных продуктов деструкции за счет формирования на поверхности горящего полимера карбонизованного остатка и изменяющие теплофизические характеристики полимерного материала (теплоемкость, теплопроводность). 2.Снижение скоростей реакции в газовой фазе осуществляют следующими методами: уменьшают концентрацию горючих газов посредством применения полимеров или добавок, разлагающихся с выделением негорючих или малогорючих продуктов; ингибируют реакции, ответственные за разветвление цепного процесса горения, как химическим воздействием на активные центры пламени продуктов разложения добавок, замедляющих процесс горения, или фрагментов полимерной цепи, так и дезактивацией активных центров в результате столкновения с аэрозольными частицами, образующимися при газификации и горении полимеров.

Полимеры, используемые в производстве светопрозрачных материалов

В качестве светопрозрачных полимерных материалов используют органические стекла и стеклоблоки с полимерными гелевыми прослойками.

Органические стекла - прозрачные твердые материалы на основе органических полимеров таких, как полиметилметакрилат (ПММА), полистирол (ПС), поликарбонат (ПК), полисульфон (ПФ), сополимеры винилхлорида и некоторых эфиров целлюлозы. Основные потребности в органическом стекле покрывает выпуск полимерных стекол на основе полиметилметакрилата (ПММА).

Известны следующие виды органических стекол: бесцветное и окрашенное в различные цвета; пластифицированное и непластифицированное; прозрачное и непрозрачное. По оптической прозрачности стекла делят на прозрачные в блоке и прозрачные в пленках (тонких листах). К первой группе принадлежат полимеры и сополимеры ММА, полистирола, поликарбоната; ко второй -органические стекла на основе эфиров целлюлозы, винипроз, литые эпоксидные и феноло-формальдегидные стекла. По мере убывания значений светопро-зрачности органические стекла располагают в ряд: ПММА (92%), полистирол и поликарбонат (90%), сополимеры ММА с акрилонитрилом (85%), и винипроз (ММА с винилхлоридом) (75%).

ПММА удовлетворительно переносит пребывание на воздухе в условиях 98%-ной влажности в течение 12 месяцев и старение в атмосферных условиях от 5 до 10 лет. Обладают аналогичной атмосферостойкостью сополимеры ММА с акрилонитрилом, поликарбонат, эфиры целлюлозы, сополимеры винилхлорида с эфирами метакриловой кислоты. Полистирол менее атмосферостоек, по этому при длительном воздействии солнечного света желтеет и становится хрупким [16].

По сравнению с обычным силикатным органические стекла обладают ря-дом преимуществ: малой плотностью, равной 1200-1400 кг/м , тогда, как у силикатного стекла данный показатель составляет 2500 кг/м , невысокой хрупкостью, травмобезопасностью.

Низкие величины теплостойкости и ударной вязкости обусловливают необходимость модификации ПММА. Для повышения теплостойкости в два раза ПММА сополимеризуют со стиролом и акрилонитрилом. Увеличение ударной вязкости в 7-Ю раз и предотвращение растрескивания органического стекла достигаются физической модификацией. Сущность данного метода состоит в ориентации нагретого до 140-150С полимера путём растяжения стекла в двух взаимно перпендикулярных направлениях [17].

Аллиловые соединения обладают низкой плотностью (в 2-2,5 раза легче оптических изделий из силикатного стекла), малой хрупкостью, меньшей склонностью к растрескиванию, ценными физико-механическими характеристиками, в частности, высокой твёрдостью, химической и радиационной стойкостью, высокими оптическими свойствами, по теплостойкости превосходят ПММА- на 30-60С. Кроме того, аллиловые соединения устойчивы к действию к действию атмосферного воздуха, органических растворителей, кислот, щелочей, биологических сред - микробной, грибковой.

Поликарбонат и полисульфон принадлежат к группе самозатухающих и морозостойких полимеров. ПК представляет собой полиэфир двухатомных фенолов различного строения и угольной кислоты. Это аморфный прозрачный полимер, обладающий повышенной ударопрочностью, по сравнению с ПММА, теплостойкостью, низким водопоглощением.

Полисульфон (ПС) - это простой полиэфир дифенилолпропана и дифе-нилсульфона. нетоксичен, устойчив к удару, воздействию химических реаген тов, влаги, масла, бензина, обладает хорошими диэлектрическими свойствами и антифрикционными показателями [18]. Полистирол (ПС) является непредельным ароматическим углеводородом. Для производства органического стекла используется ПС общего назначения следующих марок ПСМ-151, ПСС-550, характеризующихся высокими теплостойкостью и механической прочностью [19].

Разработан самозатухающий ударопрочный атмосферо-, хемостойкий материал на основе ПВХ, ПММА, добавок (антипирены, стабилизаторы) [20].

С целью улучшения физико-химических характеристик (ударной прочности, прочности при растяжении, хемостойкости); оптических свойств (свето-прозрачности, коэффициента преломления), уменьшения водопоглощения российскими и зарубежными учеными проведен ряд научно - исследовательских работ [21-29].

Однако существенным недостатком органических стекол, особенно на основе ПММА, является высокая воспламеняемость и горючесть. ПММА принадлежит к некоксующимся полимерам; при термодеструкции в интервале температур 420-470С разлагается со 100%-ным выходом метилметакрилата [16]. Для снижения горючести органических стекол на основе ПММА применяют тетрагалогениды олова, которые вводятся в количестве 10-20% массовых [27], соли фосфония и фторфосфат аммония, органические фосфаты и фосфона-ты [5]. В качестве антипиренов для ПММА исследованы кислоты бис(аллилоксиметил)фосфоновая (АФК-1), аллилокси - 2,3 - дибромпропилок-симетилфосфоновая (АФК-2), бис - (2, 3 - дибромпропилоксиметил)-фосфоновая (АФК-3) и оксиэтиловый эфир (АФК-4)[7]. Наиболее эффективным из них является АФК-4. Он лучше других добавок сохраняет прозрачность композиции, сравнимую с прозрачностью немодифицированного ПММА. Введение АФК-4 в количестве 15%» массовых в матрицу полимера обеспечивает достаточное снижение горючести при высоком уровне физико-механических свойств.

Добавление 20 частей фосфорсодержащего диметилакрилата в ПММА снижает тепловыделение, скорость деструкции, повышает устойчивость полимерной матрицы к горению [32].

Для снижения горючести с сохранением оптической прозрачности разработан способ, заключающийся во введении добавок диметилметилфосфоната, трис-(2 - хлорэтил) - фосфата в поверхностный слой полимера методом диффузии из раствора. Результатом этого способа является получение материалов, сочетающих пониженную горючесть с прозрачностью на уровне немодифициро-ванного ПММА [35].

Снижения горючести полиметилметакрилатных органических стекол добиваются посредством использования трис - (2хлорэтил)- фосфата (ТХЭФ) и трис- (1метил-2хлорэтил) - фосфата (ТХПФ). ТХПФ является более эффективным антипиреном вследствие более низкой летучести и меньшей термостабильности [34].

Органические стекла пониженной горючести образуются при совместной полимеризации в блоке метилметакрилата со стиролом. С целью получения прозрачных блочных полимеров на основе метакриловых мономеров, обладающих наряду с пониженной горючестью и некоторыми другими положительными свойствами такими, как повышенная теплостойкость и твердость, авторами [35] была проведена радикальная полимеризация в массе метилметакрилата, метакриловой кислоты и фосфорсодержащего метилметакрилата. При этом величина кислородного индекса составляет 27-30%. Кроме того, полученные полимеры приобретают повышенную теплостойкость, равную 150 - 170С (по Вика), когда как теплостойкость ПММА равна 115С.

Определение содержания гель-фракции в полимеризате

Навеска мелко измельченного материала в количестве 1 грамма заливается 20 мл ацетона и экстрагируется в течение 24 часов. Затем ацетон сливается, материал высушивается. Сухой остаток взвешивается с точностью до 0,0001 грамма. Изменение массы рассчитывается по формуле: где Мн - начальная масса навески, г; Мк - масса навески после экстрагирования и сушки, г. Содержание гель-фракции определяется: Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 21553 - 76. Термогравиметрия (ТГ) - это динамический метод непрерывного взвешивания образца в зависимости от температуры при постоянной скорости нагрева. Деривативная термогравиметрия (ДТГ) представляет собой метод, в котором получают первую производную изменения веса по времени как функцию температуры при постоянной скорости нагрева. Изменение массы, скорости изменения массы и величин тепловых эффектов при нагреве образцов изучались методом термогравиметрического анализа с использованием дериватографа системы «Паулик-Паулик-Эрдей» фирмы MOM марки Q-1500D. Образцы массой 0,2 г нагревались в среде воздуха до 1000С с постоянной скоростью нагрева - 100 С/мин. Чувствительность по каналам ТГ - 500мВ, ДТА- 500мВ. Точность измерения менее 1%. Скорость термолиза определялась по кривой ТГ по формуле: где irimax (mmjn)- максимальные (минимальные) потери массы, %; m - масса навески, г; т - время нагрева на 1000С при скорости нагрева 100С/мин. Взаимодействие компонентов композиции изучалось с применением метода инфракрасной спектроскопии (ИКС), выполняемой на приборе «Spekord» с приставкой «МЖ-4» с призмой KRS - 5 с 18 отражениями. Образцы готовились в виде таблеток, полученных прессованием при давлении 2 МПа из смеси, содержащей 4 мг образца и 200 мг бромистого калия или в виде пасты, помещенной между двумя пластинами из хлористого натрия или бромистого калия (гек сахлорбутадиен, вазелиновое масло - иммерсионные жидкости).

Исследования проводили в области длин волн 400 - 4000 см-1, ширина щели равна 3. Метод «огневая труба» является экспресс методом для определения группы твердых горючих материалов. Его проводят в соответствии с ГОСТ 17088-71. Установка состоит из камеры горения, держателя образца, газовой горелки диаметром 7 мм, смотрового зеркала диаметром 50 мм, подвижно укрепленного на штативе. Камера горения представляет собой стальную трубу диаметром 50 (+/-3) мм; длиной 165 (+/-5) мм; толщиной стенки 0,5 (+/-0,1) мм, которая вертикально закрепляется на штативе. Для испытаний изготавливают шесть образцов шириной 35 (+/-1) мм, длиной 150 (+/-3) мм и фактической толщиной, не превышающей 10 (+/-1)мм. Предварительно взвешенный образец подвешивают вертикально в центре трубы таким образом, чтобы его конец выступал на 5 мм и находился на 10 мм выше горелки. Под образец по его центру устанавливают горелку с высотой пламени 40 (+/-5) мм, одновременно включают секундомер и определяют время зажигания, обеспечивающее устойчивое горение образца. Через 2 минуты действия пламени источник зажигания удаляют и фиксируют время самостоятельного горения и тления образца. После остывания до комнатной температуры образец взвешивают и определяют потери массы в % от исходной: где Мн и Мк - массы образца до и после испытания, г. Сущность метода состоит в определении способности многослойного стекла выдерживать воздействие температуры в течение заданного времени без значительного изменения внешнего вида.

Испытания проводят на трех образцах размером не менее (300x100) мм, не содержащих пороков внешнего вида, вырезанных из многослойного стекла или изготовленных по той же технологии. Образцы многослойного стекла устанавливают в ванне с водой так, чтобы они не соприкасались друг с другом и со стенками ванны. Нагревают воду до температуры (100±2)С. Поддерживают указанную температуру в течение не менее 2 часов, затем образцы охлаждают до комнатной температуры. Если образцы имеют обе внешние поверхности из стекла, испытания допускается проводить, погружая испытываемые образцы вертикально в нагретую воду, избегая термических напряжений, ведущих к образованию трещин. Температуру поддерживают в течение двух часов. Определяют количество пороков (пузыри, отслоения, помутнения) для каждого образца. Образцы считают выдержавшими испытания, если в них после испытаний не обнаружен ни один порок внешнего вида. Не учитывают пороки на расстоянии до 15 мм от исходного края, 25 мм от отрезанного края. Пузыри в непосредственной близости от вмонтированной проволоки в армированном стекле допускаются.

Исследование взаимодействия компонентов в процессе сополимеризации заливочного состава

Химическое взаимодействие между предложенными компонентами оценивалось методом ИК-спектроскопии. Анализом незаполимеризованного состава, содержащего ГМА и DMMP (рис.3), показано наличие характерных для исходных веществ колебаний валентных связей -СН- группы -СН3 (2959 см"1), -СН2-(2855 см"1), а также пика значительной глубины валентных колебаний С=0- связи (1718 см 1), характерных для сложноэфирной группы в ненасыщенных сложных эфирах. Обнаружены также валентные колебания двойной С=С -связи (1636 см 1), деформационные колебания эпоксидного кольца В полимеризате возрастает глубина пика валентных колебаний гидро-ксильных групп; снижается интенсивность поглощения С=С -связи (1640 см"1) и практически полностью исчезает пик валентных колебаний эпоксидного кольца (950 см"1).

При выборе соотношения компонентов в составе учитывались: прозрачность заполимеризованной композиции; способность образовывать в процессе сополимеризации трехмерную структуру, обусловливающую формирование карбонизованного остатка; наличие в достаточном количестве атомов фосфора, подавляющих процесс горения в конденсированной и газовой фазах.

В связи с вышеперечисленным комплексом требований, рассматривались композиции с различным соотношением исходных веществ; исследовались зависимость величины нерастворимой в ацетоне гель-фракции от процентного содержания компонентов в составе и параметров синтеза (количества ФИ, продолжительности сополимеризации) зависимость физико-механических свойств от состава и времени гомогенизации исходной смеси; проводилась оценка поведения компонентов и составов на их основе в условиях высокотемпературного пиролиза и осуществлялся анализ показателей горючести синтезируемых материалов. Переменными параметрами служили соотношение компонентов, содержание ФИ, продолжительность сополимеризации; основным определяемым показателем - содержание гель-фракции в полимеризате состава, в виду того, что именно трехмерная структура обеспечивает формирование коксового остатка, препятствующего распространению теплового потока и взаимодиффузии продуктов пиролиза и окислителя.

Варьирование содержания компонентов в композиции показало повышение величины гель-фракции в полимеризате с увеличением количества ГМА с 30 до 70%, соответственно, (табл.2). Причем содержание гель-фракции в полимеризате приблизительно соответствует процентному содержанию в композиции структурообразующего вещества (ГМА).

Отмечено увеличение гель-фракции с повышением количества фосфорной кислоты в композиции (табл.3) и незначительное влияние продолжительности полимеризации на степень сшитости структуры (рис. 4). Процессы коксообразования и параметры пиролиза оценены с применением метода ТГА.

DMMP нетермостоек, так как его начальная температура разложения составляет 40С (табл.1). Однако составы, содержащие данное соединение в количестве от 30 до 50% масс, имеют начальную температуру деструкции 130С (табл.4). Это дополнительно свидетельствует о наличии химического взаимодействия между компонентами. Разложение образцов протекает в широком температурном интервале (130-440С) и температурные параметры деструкции существенно не зависят от соотношения компонентов в составе (табл.4). До температуры 350С разложение композиций протекает практически без выделения и поглощения теплоты (рис.5) с потерями массы до 14% масс (табл.4). Это свидетельствует об одновременном протекании э ндотермических процессов разложения и экзотермических реакций структурирования.

Оценку показателей горючести разработанных составов осуществляли методом поджигания образцов на воздухе и через определение величины кислородного индекса. По значениям указанных характеристик данные составы относятся к группе трудногорючих полимерных материалов, поскольку величины потерь массы располагаются в интервале 17-21% масс, а величина КИ превышает 27% объемн. (табл.5).

Статистическая обработка результатов эксперимента выполняет принципиально важную роль в химии и химической технологии полимерных материалов. Это обусловлено возможностью оценить взаимосвязь между различными количественными и качественными признаками; определить погрешности метода статистических испытаний [80].

Наиболее часто для анализа экспериментальных данных применяется регрессионный анализ и теория корреляции [81]. Задачи корреляционного метода заключаются в установлении формы корреляционной связи, т. е. вида функции регрессии, и оценке тесноты связи.

Похожие диссертации на Разработка полимерных заливочных составов и конструкции пожаробезопасных многослойных стекол на их основе