аспирант
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
УДК 691.175.5/.8 Полимерные материалы
ГРНТИ 31.25 Химия высокомолекулярных соединений
ОКСО 08.06.01 Техника и технологии строительства
ББК 303 Сырье. Материалы. Материаловедение
ББК 383 Строительные материалы и изделия
ТБК 5415 Строительные материалы и изделия. Производство стройматериалов
Введение. Повышенная горючесть полимерных теплоизоляционных материалов (пенопластов) существенно сдерживает их более широкое применение в строительной индустрии. Для снижения горючести указанных материалов используют антипирены на основе различных фосфор- и азотсодержащих соединений. Особый интерес для снижения горючести пенополиизоциануратов (ПИР) представляет смесь меламина и полифосфата аммония (ПФА). Целью настоящего исследования являлось установление влияния содержания и соотношения меламина и ПФА на горючесть и основные закономерности термической и термоокислительной деструкции ПИР. Задачи исследования. Получение ПИР с различным содержанием и соотношением меламина и ПФА, определение термостойкости и горючести фосфорсодержащих пенопластов, анализ полученных результатов оценки горючести, термической и термоокислительной деструкции фосфорсодержащих ПИР. Материалы и методы. В качестве объектов исследования использовали ПИР с различным содержанием и соотношением меламина и ПФА. Термостойкость фосфорсодержащих ПИР изучали с помощью мультимодального термоаналитического комплекса DuPont – 9900 и термовесов TGA-951. Горючесть пенопластов определяли методом кислородного индекса по ГОСТ 21793-76. Результаты исследования. Показано, что образование коксового остатка при пиролизе фосфорсодержащих ПИР зависит от содержания исследованных антипиренов и соотношения меламина и ПФА. При термической деструкции ПИР при соотношении меламина и ПФА, равном 62:38, слой кокса превышает в 1,27 – 1,63 раза выход кокса при соотношении указанных соединений, равном 50:50. Выявлено, что наблюдаемый эффект является основным фактором, определяющим более высокую эффективность пламягасящего действия смесей меламина и ПФА при их соотношении 62:38. Выводы. Установлено, что умеренно горючие пенополиизоцианураты (кислородный индекс превышает 27%) могут быть получены при концентрации исследованных фосфоразотсодержащих антипиренов, более 8-15 мас. % в зависимости от соотношения меламина и полифосфата аммония. При этом наблюдается линейная зависимость кислородного индекса (КИ) пенопластов от величины коксового остатка при термической деструкции фосфорсодержащих ПИР. Механизм снижения горючести разработанных фосфорсодержащих пенополиизоциануратов основан на усилении карбонизации полимерной матрицы и вспениванием коксового слоя за счет разложения меламина.
кислородный индекс, коксовый остаток, меламин, пенополиизоцианурат, полифосфат аммония, термическая и термоокислительная деструкция, фосфорсодержащий антипирен
1. Сапрыкин Г. П., Максименко А. Т. Перспективы применения новых теплоизоляционных материалов в со-временном строительстве // Вестник СевКавГТИ. – 2009. – № 9. – С. 37–39. EDN: https://elibrary.ru/NTSVBH
2. Серебрякова В. А. Сравнительный анализ теплоизоляционных материалов, используемых в гражданском строительстве // Высокие технологии в строительном комплексе. – 2019. – № 1. – С. 49–55. EDN: https://elibrary.ru/NLWNDX
3. Гурьев В. В., Жуков А. Д., Еремеев В. Е., Жолудов В. С., Семенов В. С., Боброва Е. Ю. Тепловая изоляция в промышленности. Теория, материалы и системы изоляции. – М. : НИУ МГСУ, 2021. – 184 с.
4. Клемпнер Д. Полимерные пены и технология их вспенивания : пер. с англ. / под ред. А. М. Чеботаря. – СПб. : Профессия, 2009. – 600 с.
5. Федосов С. В., Малбиев С. А., Кусенкова А. А. [и др.] Состояние и перспективы применения полимерных теплоизоляционных материалов в строительстве // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии. – 2018. – № 3. – С. 26–43. EDN: https://elibrary.ru/VWPCAE
6. Колосова А. С., Пикалов Е. С. Современные газонаполненные полимерные материалы и изделия // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2020. – № 10. – С. 54–67. EDN: https://elibrary.ru/JAMYTX
7. Аралов Е. С., Кулицкий Б. М., Бугаевский Д. О. Эффективность теплоизоляционных материалов, применяемых при строительстве наружных ограждающих конструкций // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. – 2021. – № 4(25). – С. 26–31. EDN: https://elibrary.ru/VWKUDM
8. Ушков М. В., Самченко С. В., Копытин А. В., Агафонова Н. З., Ушков В. А. Технологические и эксплуатационные свойства заливочных эпоксидных пенопластов строительного назначения // Строительные материалы. – 2025. – № 8. – С. 47–54. – DOI:https://doi.org/10.62980/2076-0655-2025-62-73. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2025-838-8-47-54; EDN: https://elibrary.ru/PSDCEM
9. Глотова Ю. В. Изделия из пенополиизоцианурата в строительных системах // Бюллетень науки и практики. – 2016. – № 4. – С. 82–85. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.54008; EDN: https://elibrary.ru/VUDCYT
10. Копылов И. А. PUR и PIR — новые для России теплоизоляционные материалы // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века. – 2016. – № 7–8. – С. 16–19. EDN: https://elibrary.ru/XAGBSB
11. Золотарев М. Е., Нагановский Ю. К., Ушков В. А. Термостойкость заливочных пенополиизоциануратов // Техника и технология силикатов. – 2024. – Т. 31, № 2. – С. 128–139. – DOI:https://doi.org/10.62980/2076-0655-2024-128-139. EDN: https://elibrary.ru/KUFVDI
12. Ушков В. А. Горючесть газонаполненных полимеров // Строительство: наука и образование. – 2017. – Т. 7, вып. 3(24). – С. 60–68.
13. Ушков В. А., Копытин А. В., Ланской П. С., Ушков М. В., Серков Б. Б. О корреляции кислородного индекса с результатами оценки воспламеняемости и горючести полимерных композиционных материалов, полученных маломасштабными методами // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. – 2023. – № 4. – С. 60–68. DOI: https://doi.org/10.25257/FE.2023.4.60-68; EDN: https://elibrary.ru/OWMGWH
14. Lewin M. Synergistic and catalytic effects in flame retardancy of polymeric materials — an overview // Journal of Fire Sciences. – 1999. – Vol. 17, No. 1. – P. 3–19. – DOI:https://doi.org/10.1177/073490419901700101. EDN: https://elibrary.ru/XPOTDF
15. Плешакова Е. В., Гусев Ю. С. Бромированные антипирены, их воздействие на человека и окружающую среду. – Саратов : ООО «Амирит», 2024. – 196 с. EDN: https://elibrary.ru/QREGGV
16. Chan Y. Y., Ma C., Zhou F., Hu Y. [et al.] A liquid phosphorus flame retardant combined with expandable graphite or melamine in flexible polyurethane foam // Polymer Advances in Technology. – 2022. – Vol. 33, No. 1. – P. 326–339. DOI: https://doi.org/10.1002/pat.5519; EDN: https://elibrary.ru/TGONXD
17. Atabek S. L., Kaya D. T., Umit T., Dogan M. Effect of microcapsulated red phosphorus on flame retardant, thermal and mechanical properties of thermoplastic polyurethane composites filled with huntite & hydromagnesite mineral // Polymer Degradation and Stability. – 2017. – Vol. 135. – P. 121–129. – DOI:https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.12.001.
18. Ушков В. А., Сокорева Е. В., Горюнова А. В., Демяненко С. А. Пожарная опасность фосфорсодержащих жестких заливочных пенополиуретанов // Вестник МГСУ. – 2018. – Т. 13, № 12. – С. 1524–1532. – DOI:https://doi.org/10.22227/1997-0935.2018.12.1524-1532. EDN: https://elibrary.ru/YTATHN
19. Ушков В. А., Горюнова А. В., Золотарев М. Е., Ушков М. В. Влияние фосфорсодержащих антипиренов на показатели пожарной опасности газонаполненных полимеров на основе реакционноспособных олигомеров // Пожаровзрывобезопасность. – 2023. – Т. 32, № 3. – С. 41–53. DOI: https://doi.org/10.22227/0869-7493.2023.32.03.41-53; EDN: https://elibrary.ru/FSTLWX
20. Gómez-Fernández S., Ugarte L., Peña-Rodríguez C., Corcuera M. A. [et al.] The effect of phosphorus containing polyol and layered double hydroxides on the properties of a castor oil based flexible polyurethane // Polymer Degradation and Stability. – 2016. – Vol. 132. – P. 41–51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.036
21. Захарченко А. А., Ваниев М. А., Кочнов А. Б., Шокова Д. В., Борисов С. В., Новаков И. А. Исследование свойств пенополиуретановых материалов на основе фосфорсодержащего полиола // Вестник ВолгГТУ. – 2018. – № 4(214). – С. 98–102.
22. Богданова В. В., Кобец О. И., Бурая О. Н. Направленное регулирование огнезащитной и огнетушащей эффективности N–P-содержащих антипиренов в синтетических и природных полимерах // Горение и взрыв. – 2019. – Т. 12, № 2. – С. 106–115. DOI: https://doi.org/10.30826/CE19120214; EDN: https://elibrary.ru/GAWNEM
23. Тоиров С. Х., Евтушенко Ю. М., Кучкина И. О., Безсуднов И. В., Ушков В. А., Берлин А. А. Синергетические эффекты нестехиометрических P,N-антипиренов на основе меламина и аммонийных производных фосфорной кислоты. Часть 2. Результаты исследований // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2025. – № 9. – С. 28–35. DOI: https://doi.org/10.31044/1994-6260-2025-0-9-28-35; EDN: https://elibrary.ru/XFBNWT
24. Евтушенко Ю. М., Тоиров С. Х., Ушков В. А., Берлин А. А. Новые фосфоразотсодержащие антипирены для композитных материалов на основе полимеров конденсационного типа // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2025. – № 2. – С. 13–21. DOI: https://doi.org/10.31044/1994-6260-2025-0-2-13-21; EDN: https://elibrary.ru/INLYJV
25. Evtushenko Yu. M., Toirov S. Kh., Ushkov V. A., Berlin A. A. New Phosphorus-Nitrogen-Containing Flame Retardants for Composite Materials Based on Condensation Polymers // Polymer Science – Series D. – 2025. – Vol. 18, No. 2. – P. 429–434. – DOI:https://doi.org/10.1134/S1995421225700327. EDN: https://elibrary.ru/BPZHIQ
26. Ушков В. А. Разработка научных основ получения полимерных строительных материалов с пониженной пожарной опасностью : автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2020. – 46 с.
