Кратність спучення епоксиполімерів наповнених системами на основі поліфосфату амонію

Григоренко Олександр Миколайович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-4629-1010

Золкіна Євгенія Сергіївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-2562-2546

Данченко Юлія Михайлівна

Національна академія національної гвардії України

http://orcid.org/0000-0003-3865-2496

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2022-36-6

Ключові слова: епоксиполімер, вогнезахисне покриття, кратність спучення, математична модель

Анотація

Досліджено кратність спучення коксового шару епоксиполімерів наповнених поліфосфатом амонію та цільовими наповнювачами. У якості об’єкту дослідження використовували композиції на основі епоксидного плівкоутворювача, затверділі поліетиленполіаміном. У якості цільових наповнювачів – пентаеритрит та терморозширюваний графіт як додаткове джерело вуглецю, гідроксид алюмінію як газоутворювач та аеросил у якості згущувача. Дослідження проводили згідно теорії планування експериментів з побудовою ортогональних композиційних планів другого порядку. У якості функції відгуку був обраний лінійний коефіцієнт спучення К_Л. Отримано математичні моделі, що адекватно описують залежності лінійного коефіцієнту спучення від вмісту компонентів для трьох досліджуваних систем. Встановлено, що сумісне введення у полімерну матрицю двох джерел вуглецю пентаеритриту та терморозширюваного графіту дає позитивний ефект у порівнянні з композиціями, наповненими поліфосфатом амонію з пентаеритритом та поліфосфатом амонію з терморозширюваним графітом окремо (на 77 % і 45 % відповідно). Встановлено, що максимальне значення лінійного коефіцієнту спучення (К_Л2=66) серед досліджуваних систем досягається у системі наповненій поліфосфатом амонію, гідроксидом алюмінію та терморозширюваним графітом з наступним співвідношенням компонентів: поліфосфат амонію – у межах 20–22 мас.ч., гідроксид алюмінію – 15 мас.ч., терморозширюваний графіт – у межах 2,5–3,5 мас. ч., що на 10 % більше за цей показник для епоксиполімеру, наповненого лише поліфосфатом амонію у кількості 30 мас.ч. Показано доцільність застосування гідроксиду алюмінію у складі композиції. Встановлено, що система наповнена поліфосфатом амонію, гідроксидом алюмінію та аеросилом при вмісті компонентів поліфосфату амонію у межах 23–27 мас.ч., гідроксиду алюмінію 25 мас. ч. та аеросилу 1 мас.ч. дозволяє отримати покриття з лінійним коефіцієнтом спучення К_Л3=58.

Посилання

1. Silveira M. R. D., Peres R. S., Moritz V. F., & Ferreira C. A. Intumescent Coatings Based on Tannins for Fire Protection. Materials Research. 2019. Vol. 22. P. 1–9. doi: https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2018-0433
2. Laik S., Galy J., Gérard J. F., Monti M., & Camino G. Fire-retardant epoxy ma-trices designed for composite materials processed by infusion. ECCM16 – 16TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPOSITE MATERIALS. 2014. P. 1–8. URL: http://www.escm.eu.org/eccm16/assets/1221.pdf
3. Yang, S., Wang, J., Huo, S., Wang, M., Wang, J., & Zhang, B. (2016). Synergistic flame-retardant effect of expandable graphite and phosphorus-containing compounds for epoxy resin: Strong bonding of different carbon residues. Polymer Degradation and Stability. 2016. 128, Р. 89–98. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391016300696
4. Григоренко О. М., Карпець К. М. Дослідження впливу димопригнічуючих добавок на процеси термічної деструкції наповнених епоксиполімерів. Проблемы пожарной безопасности. 2014. 35. С. 50–60. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/bitstream/123456789/6122/1/30.%20%D0%9F%D0%9F%D0%91.grigorenko_Karpec.pdf
5. Danchenko Y., Andronov V., Barabash E., Obigenko T., Rybka E., Melesh-chenko R., & Romin A. Research of the intramolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 6. № 12. P. 4–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118565
6. Мостовой А. С., Плакунова Е. В., Панова Л. Г. Разработка огнестойких эпоксидных композиций и исследование их структуры и свойств. Перспективные материалы. 2014. 1. С. 37–43. URL: http://www.dslib.net/f/a/p/dd17f4/de777b/1cd9e3/statja_v_pm_2014.pdf
7. Biswas B., Kandola B. K. The effect of chemically reactive type flame retardant additives on flammability of PES toughened epoxy resin and carbon fiber-reinforced composites. Polymers for Advanced Technologies. 2011. Vol. 22(7). P. 1192–1204. doi: https://doi.org/10.1002/pat.1960
8. Hryhorenko O., Saienko N., Lypovyi V., & Harbuz S.. Research of effective-ness of wood fire protection by modified epoxy polymers. International Scientific Conference on Woods & Fire Safety. 2020. Р. 125–128. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-41235-7_19
9. Li J., Wang H., & Li S. A novel phosphorus − silicon containing epoxy resin with enhanced thermal stability, flame retardancy and mechanical properties. Polymer Degradation and Stability. 2019. 164. P. 36–45. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2019.03.020
10. Hryhorenko O., Zolkina Ye., Saienko N., Popov Yu. Investigation of the Effect of Fillers on the Properties of the Expanded Coke Layer of Epoxyamine Compositions. IOP Conference Series: Problems of Emergency Situations: Materials and Technologies II. 2021. Vol. 1038. P. 539–546. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1038.539
11. ДСТУ-Н-П Б В.1.1-29:2010. Захист від пожежі. Вогнезахисне обробляння будівельних конструкцій. Загальні вимоги та методи контролювання. [Чинний від 2011-11-01]. Київ: Мінрегіонбуд України, 2011. 9 с. URL: http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=26657