Введение к работе
Актуальность работы. Многолетний опыт применения полимерных материалов в строительстве показывает, что особое внимание следует уделять их пожаробезопасности. В современном строительстве показателей как дымообразование и токсичность. Проблема дымообразования и токсичности особо актуальна при строительстве высотных конструкций, т.к. тушение пожара и эвакуация людей в таких условиях затруднены. Гибель людей при пожарах в большинстве случаев зданий широкое распространение получили конструкции гидроизоляционных покрытий. Пожарную безопасность полимерных композитных материалов следует рассматривать как сложную функцию, зависящую не только от горючести самого полимерного материала, но и от таких определяется именно задымлением путей эвакуации и отравлением токсичными продуктами горения полимеров.
Во многих странах мира на государственном уровне были разработаны и введены в действие специальные нормы (REACH, WEEE, RoHS, CPD EN 13501, GB 20286-2006), регулирующие использование огнестойких материалов в строительстве промышленных и гражданских сооружений, при проектировании и создании транспортных средств (автомобилей, железнодорожных вагонов, судов и самолетов), в электротехнике и электронике, производстве товаров бытового назначения. Нормативные изменения происходят и на территории Российской Федерации. Вступление в силу Федерального закона №ФЗ-123 о повышении требований к пожаробезопасности, а также введение ГОСТ Р 53293-2009, ужесточающих требования к негорючести и нетоксичности изделий будет стимулировать разработку и использование экологически безопасных огнестойких материалов в Российской Федерации.
На современном этапе развития полимерной химии эта проблема приобрела характер системного поиска высокоэффективных и экологически чистых антипиренов, обеспечивающих пожарную безопасность полимерных
материалов, удовлетворяющих современным нормативным требованиям. В результате этого, обеспечение пожарной безопасности направлено на разработку и создание новых экологически чистых с низкими показателями дымообразования и токсичности огнестойких полимерных материалов на основе полиолефинов (ПО).
Цель. Разработка новых огнестойких безгалогенных пожаробезопасных полимерных композитов с низкими показателями дымообразования и токсичности для мембран гидроизоляционного назначения, характеризующихся высокими эксплуатационными характеристиками и пожаробезопасностью.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
-
проведение теоретического анализа технологического процесса получения огнестойких пожаробезопасных полимерных композитов;
-
разработка рецептуры огнестойких полимерных композитов с низким дымообразованием и низкой токсичностью;
-
разработка способа получения огнестойких полимерных композитов в процессе реактивной экструзии в расплаве;
-
исследование физико-механических свойств полученных материалов;
-
исследование морфологии и реологии полученных материалов;
-
исследование теплофизических свойств полученных материалов;
-
исследование оптических свойств полученных материалов;
-
исследование пожарной безопасности полученных материалов как функцию огнестойкости, дымообразования и токсичности.
Научная новизна. Впервые получены пожаробезопасные огнестойкие композиты для мембран гидроизоляционного назначения в процессе реактивной экструзии в расплаве ПО, содержащих гидроксид магния (Mg(OH)2), наноразмерные гидротальцит и диоксид кремния (SiO2), характеризующиеся низкими показателями дымообразования и токсичности.
Установлена корреляция между параметрами огнестойкости и содержанием наноразмерных синергетических добавок в смеси блоксополимера пропилена (БСП), сополимера этиленвинилацетата (СЭВА) и
сополимера этилена и акриловой кислоты (СЭАК). Впервые показано, что использование смеси наноразмерных гидротальцита и SiO2 в качестве синергетической добавки при получении огнестойких композитов на основе смеси БСП/СЭВА/СЭАК, Mg(OH)2 позволяет получать пожаробезопасные полимерные композитные материалы, не имеющие аналогов в отечественном производстве, с комплексом высоких эксплуатационных характеристик, таких как огнестойкость, низкое дымообразование и экологическая безопасность. На защиту выносятся:
составы огнестойких полимерных композитов с низким дымообразованием и низкой токсичностью;
результаты исследования физико-механических, реологических, теплофизических, оптических свойств, морфологии и пожарной безопасности полученных материалов;
способ получения безгалогенных огнестойких пожаробезопасных материалов для мембран гидроизоляционного назначения на основе полиолефинов методом реактивной экструзии в расплаве.
Достоверность полученных результатов обусловлена применением
стандартных методов исследования деформационно-прочностных свойств,
современных реологических методов исследования, конической калориметрии,
сканирующей электронной микроскопии. Использованные методы
исследования адекватны поставленным задачам; полученные
экспериментальные данные и выводы не противоречат имеющимся литературным данным.
Практическая значимость. Разработка безгалогенных огнестойких композитов на основе полиолефинов - это актуальный подход, позволяющий не только решить проблему пожарной безопасности используемых в строительстве гидроизоляционных мембран, но и значительно упростить процедуру их укладки.
На основании выполненных исследований, теоретических разработок и анализа данных получены следующие практические результаты:
-
разработан способ получения безгалогенных огнестойких пожаробезопасных материалов гидроизоляционного назначения на основе полиолефинов методом реактивной экструзии в расплаве;
-
разработаны новые огнестойкие пожаробезопасные полимерные композиты гидроизоляционного назначения с низкими показателями дымообразования и токсичности, не имеющие аналогов в отечественном производстве.
Разработанные пожаробезопасные полимерные композиты можно рекомендовать в производстве гидроизоляционных мембран при строительстве социально значимых объектов, туннелей, зданий, где возможно массовое скопление людей.
Апробация работы. Результаты, изложенные в работе, докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Российский конгресс переработчиков пластмасс (г. Москва, 2011), Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Тамбов, 2011, 2012, 2013), VIII международная научно-практическая конференция «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Владикавказ, 2012), Международная научно-практическая конференция, посвященная 20-летию МГТУ «Прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий» (Майкоп, 2013).
Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликовано более 25 работ, наиболее значимые из которых приведены в автореферате, в том числе 6 статей в рекомендованных ВАК изданиях и 9 тезисов докладов на конференциях.
Структура и объём диссертации. Работа изложена на 145 стр., содержит 11 таблиц и 95 рисунков, перечень литературы из 144 наименований и состоит из введения, 9 глав, выводов, списка использованной литературы и 1 приложения.
