Введение к работе
Недостатком полимерных материалов, ограничивающим область их применения, является их повышенная пожарная опасность. Статистика пожаров в мире свидетельствует, что за последнее время число пожаров в значительной степени увеличилось в связи с ростом потребления полимерных, в том числе текстильных материалов. Изменение структуры производства химических волокон привело к широкому использованию при получении текстильных материалов волокон на основе термопластичных полимеров, в частности полиэти-лентерефталата. В связи с этим изменилась и пожарная опасность текстильных материалов: возросли скорость газо- и дымовыделения, дымообразующая способность, количество и токсичность продуктов горения.
Поэтому, снижение воспламеняемости и горючести материалов, в том числе из смеси волокон, прогнозирование их поведения при пожарах, научно обоснованная оценка их пожарно-технических характеристик является актуальной проблемой, требующей неотложного решения. Многие страны руководствуются государственными и международными стандартами, которые ограничивают использование горючих полимерных материалов, например, при оформлении салонов транспортных средств (самолетов, судов), для пошива специальной защитной одежды.
Снижение горючести полимеров представляет собой комплексную проблему. Установление механизма термической и термоокислительной деструкции полимерных материалов, механизма воздействия различных физико-химических процессов, протекающих при превращении исходного вещества в продукты сгорания, механизма действия различных компонентов, ингибирую-щих процессы термолиза и горения, дает возможность разработки эффективных мер по снижению пожарной опасности материалов.
Кандидатская диссертация выполнена в соответствии с направлением научных исследований кафедры технологии химических волокон в рамках Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» на 1997-2001 гт, по гранту молодых ученых МГТУ ИМ.А.Н. Косыгина, по госбюджетной теме № 00-696-45, хоздоговорным темам № 02-508-45, №02-510-45.
Цель работы. Исследование зависимости эффективности огнезащитного действия новых фосфоразотсодержащих огнезамедлительных систем от химического состава текстильных материалов и получение материалов с пониженной горючестью и дымообразующей способностью.
Основные задачи диссертационной работы:
Выбор огнезамедлительных систем для снижения горючести полимерных волокнистых материалов на основе целлюлозы и полиэфира.
Исследование закономерностей термолиза целлюлозных, полиэфирных волокон и их смесей в присутствии выбранных замедлителей горения.
Исследование влияния полиэфирных волокон в смеси с термостойкими волокнами на процесс термолиза и огнезащитные показатели. р,
РОС. НАЦИОНАЛЫ»** I
- Изучение особенностей термоокислительной деструкции термостойких волокон в присутствии целлюлозных волокон.
Полученные материалы с пониженной пожарной опасностью могут найти широкое применение при изготовлении одежды специального назначения, декоративно-отделочных, мебельных и композиционных материалов и в быту.
Данная работа выполнялась с использованием современных методов на экспериментальной базе ряда институтов и организаций - дифференциально-сканирующей калориметрии (ИСПМ РАН), термического анализа на термовесах ТГА-951 и модуле ДТА-1600, входящих в термоаналитический комплекс Du Pont-9900 (ВНИИПО МЧС РФ) и на дериватографе «Paulik, Paulik, Erdey», структуры соединений на "Specord-M80" (ИОХ), морфологии карбонизованных остатков методом сканирующей электронной микроскопии на приборе «Jeol JSM-350», определения кислородного индекса, элементного состава на оборудовании кафедры технологии химических волокон МГТУ им. А.Н. Косыгина
Научная новизна полученных автором результатов:
Показано, что полифункциональные фосфоразотсодержащие соединения замедляют процесс термолиза хлопка и полиэфира в большей степени, чем моно- и бифункциональные замедлители горения, за счет образования поверхностного карбонизованного слоя, состоящего из термостойких полифосфоновых кислот.
Установлены особенности процессов термоокислительной деструкции арамидных и целлюлозных волокон в присутствии термопластичного полиэфирного волокна, заключающиеся в изменении динамики и температурного интервала выделения горючих газов, снижении температуры самовоспламенения.
Установлена взаимосвязь параметров термоокислительной деструкции (величина карбонизованного остатка, скорость окисления коксового остатка, скорость выделения горючих газов, количество выделившегося тепла) с показателями пожарной опасности волокнистых полимерных материалов, позволяющая оценить эффективность огнезащиты.
( «Показано, что эффективными замедлителями горения для тканей из смеси хлопка и полиэфира являются соединения, ингибируюшие окислительные процессы в температурной области самовоспламенения горючих продуктов и обладающие высокой карбонизующей способностью. Практическая значимость работы.
Определены оптимальные соотношения термостойких волокон с хлопком и полиэфиром, обуславливающие получение материалов пониженной горючести. Разработан метод получения тканей из смеси хлопка и полиэфира с пониженной пожарной опасностью с использованием нового замедлителя горения -антипирена Т-3, апробированный в опытно-промышленных условиях на ЗАО «Ростокинская камвольно-отделочная фабрика», Киржаческом комбинате шелковых тканей, ООО «Герметстрой».
Крупномасштабные испытания на макете комнаты гостиничного номера при использовании огнезащищенных текстильных материалов, модифициро-
ванных разработанным антипиреном, проведенные на экспериментальной базе ВНИИПО МЧС РФ показали эффективность разработанных средств.
Апробация работы: Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку: на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» («Текстиль - 2001», «Текстиль - 2002» Москва); Международном конгрессе студентов, молодых ученых и специалистов «Молодежь и наука - третье тысячелетие»/ YSTM' 02 (Москва, 2002); Четверном конгрессе химиков-текстильщиков и колористов (Москва, 2002); П Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (Минск, 2003); V Международная конференция «Полимерные материалы пониженной горючести» (Волгоград,2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей и 5 тезисов докладов на научных конференциях.
Объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, методической части, основных результатов и их обсуждения, выводов, списка использованной литературы. Диссертация содержит 165 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 16 таблиц, библиографию из 132 наименований и 7 страниц приложения.
*
