Теоритические основы огнезащиты пластмасс.

Содержание

 

1. Теоретические основы огнезащиты пластмасс. Химические и физические способы. Виды антипиренов._______________  2
2. Сходство и различия искусственных и природных каменных материалов по основным свойствам и поведению в условиях пожара. _____________________________________________6
3. Задача_______________________________________________14

Список использованной  литературы.___________________16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Теоретические  основы огнезащиты пластмасс.  Химические и физические способы.  Виды антипиренов.

   Пластмассы – это  композиционные материалы, в которых  в качестве вяжущего вещества  используют полимерные смолы  (высокомолекулярные химические  соединения).

   Достоинства: неограниченность  сырьевых ресурсов; возможности  получения материалов с заранее  заданными свойствами; высокая удельная  прочность; хорошая технологичность  при производстве изделий; высокая  химическая прочность; хорошие  электроизоляционные, гидро-, звуко-, и теплоизоляционные свойства; лёгкость обработки соединений; хорошие декоративные качества; стойкость к низким температурам.

   Недостатки: малый  модуль упругости; большой коэффициент  температурного расширения; повышенная  ползучесть; способность к старению; малая теплостойкость; повышенная  пожарная опасность.

    По происхождению  сырья полимеры подразделяются  на природные, искусственные (модифицированные) и синтетические.

     По отношению  к нагреванию полимеры делятся  на термопластичные и термореактивные.

     По составу основной цепи макромолекул полимеры делятся на карбоцепные (построены только из углеродных атомов) и гетероцепные (кроме атомов углерода имеются атомы кислорода, азота, серы, фосфора,; элементоорганические, содержащие кремний, бор, алюминий, титан, никель – элементов, не входящих в состав природных органических соединений).    Наполнители, добавляемые в пластмассы: порошковые; волокнистые (стекловолокно, асбестоволокно, древесное волокно); слоистые; крошкообразные.

    В целях снижения  пожарной опасности пластмасс  в их состав вводят антипирены (добавки снижающие горючесть), а  также добавки, уменьшающие дымовыделение и образование токсичных продуктов при горении.

    Основные виды  полимеров, используемые при производстве  строительных пластмасс (их вид  и химический состав, исходные  вещества для получения, внешний  вид, применение в строительстве):

 класс А – синтетические полимеры цепной полимеризации;

 класс Б – синтетические полимеры конденсационные или ступенчатой полимеризации;

класс В – химически модифицированные природные полимеры;

класс Г – природные  и нефтяные асфальты и смолы.

    Особенности поведения  пластмасс при пожаре характеризуются  негативными процессами в них  при пожаре:

 физическими (теплоперенос, тепловое деформирование, накопление дефектов, структурные изменения, уменьшение объёмной массы, размягчение, плавление);

 химическими (термическое разложение); физико-химическими (самовоспламенение, воспламенение, горение, распространение пламени, дымовыделение).

   Эти процессы приводят  к ухудшению свойств, необратимым  деформациям, разрушению изделий,  выгоранию.

  Для предотвращения  или торможения горения материала  (а также процессов дымовыделения, образования токсичных продуктов горения) применяют физические и химические методы.

 Физические методы:

 замедление подвода  тепла к материалу за счёт  теплоизолирующего экранирования  его поверхности;

 охлаждение зоны горения  в результате увеличения отводов  тепла в окружающую среду; 

ухудшение условий переноса реагентов (горючих паров, газов  и кислорода) к фронту горения (создание физического барьера между материалом и окисляющей средой).

 Химические методы:

    целенаправленные  изменения структуры материала,  соотношения и состава его  материала; 

    воздействие химических  реагентов – ингибиторов газофазных реакций горения;

    воздействие химических  реагентов, влияющих на твёрдофазные процессы пиролиза.

    Дымоподавление может происходить при введении в состав полимеров гидратированных минералов, которые разлагаясь выделяют влагу, адсорбирующую частицы дыма.

 Снижение выхода токсичных  продуктов осуществляют:

 путём простого разбавления;

 изменением хода реакций  пиролиза и горения, в результате  чего увеличивается выход инертных  веществ;

 путём поглощения и  связывания токсичных компонентов.

    Огнезащита полимерных  материалов основывается на уменьшении  скорости газификации и снижения  количества образующихся горючих  продуктов следующими методами:

   введением инертных  наполнителей;

   введением антипиренов;  нанесением огнезащитных покрытий

    Огнезащита предназначена  для повышения фактического предела  огнестойкости конструкций до  требуемых значений и для ограничения  предела распространения огня  по ним, при этом обращается  внимание на снижение так называемых  побочных эффектов (дымообразования, выделения газообразных токсичных веществ).

   Эту задачу выполняют  путем использования теплозащитных  и теплопоглощающих экранов, специальных  конструктивных решений, огнезащитных  составов, технологических приемов  и операций, а также применением  материалов пониженной горючести.

    Огнезащитное  действие экранов основывается  либо на их высокой сопротивляемости  тепловым воздействиям при пожаре, сохранении в течение заданного  времени теплофизических характеристик  при высоких температурах, либо  на их способности претерпевать  структурные изменения при тепловых  воздействиях с образованием  коксоподобных пористых структур, для которых характерна высокая изолирующая способность.     Расположение огнезащитных экранов может осуществляться либо непосредственно на поверхности защищаемых конструктивных элементов, либо на откосе с помощью специальных мембран-коробов, каркасов, закладных деталей.

    Огнезащита предусматривает  применение конструктивных методов,  использование теплозащитных экранов  из облегченных составов, наносимых  на поверхность конструкций высокопроизводительными  индустриальными методами, разработку  материалов, обладающих свойствами  пониженной пожарной опасности  (трудновозгораемостью).

    Вне зависимости  от типа, полимерные строительные  материалы нельзя перевести в  разряд негорючих, но возможно  снизить их пожарную опасность.   Для этого применяются антипирены  – различные вещества, которые  способствуют повышению огнестойкости.  Антипирены для полимерных материалов  можно разделить на три большие  группы.

     В первую  входят вещества, осуществляющие  химическое взаимодействие с  полимером. Эти антипирены применяются  преимущественно для реактопластов,  без ухудшения их физико-химических  свойств.

    Вторая группа  антипиренов – интумесцентные добавки – под воздействием пламени образует на поверхности материала вспененный ячеистый коксовый слой, препятствующий горению.

    И, наконец,  третья группа – это вещества, которые механически смешиваются  с полимером. Их используют  для снижения горючести как  термопластов, так реактопластов  и эластомеров.                              

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Сходство и  различия искусственных и природных  каменных материалов по основным  свойствам и поведению в условиях  пожара.

Для прогнозирования и  регулирования поведения каменных
материалов в условиях пожара необходимо знать их происхождение
(сущность технологии изготовления), состав, структуру, свойства, т.е.
комплекс внутренних факторов, влияющих на поведение материала в
условиях пожара.

  Учитывая, что ряд  искусственных каменных
материалов (например, тяжелый бетон) могут представлять собой композицию из неорганического вяжущего вещества и заполнителя в виде измельченной горной породы, их поведение в условиях пожара будет зависеть как
от автономного поведения составляющих их компонентов, так и от их взаимодействия.

  Поэтому представляется  целесообразным лишь после ознакомления  с отдельными простыми материалами  и их поведением в условиях
пожара рассмотреть более сложные материалы — конгломераты.

Особенности состава, строения и свойств
природных каменных материалов

    Природные (естественные) каменные материалы получают  из недр
земли путем добычи и обработки горных пород, придавая определенную
формуй рациональные размеры, но не изменяя их внутреннего строения,
состава, а, следовательно, и свойств.

 Горные породы состоят  из породообразующих минералов.  Основные виды породообразующих  минералов Минералами называют  неорганические природные вещества.

    К числу
главных породообразующих минералов относятся кремнезем, глинозем, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные силикаты, карбонаты, сульфаты.

    Кремнезем —  Si02 — встречается в виде кварца, который входит в состав горных  пород - гранита, пемзы, кварцевого  песка и др.

   Кварц способен  при повышении температуры претерпевать  модификационные (структурные) изменения .

    Глинозем - AljOj - встречается в виде корунда. Корунд
имеет высокую температуру плавления — 2020°С и используется для получения высокоогнеупорных материалов.

 Глинозем встречается  в виде химических
соединений с водой, с кремнеземом и другими оксидами, например, диаспор —
моногидрат глинозема А1203-Н20 входит в состав бокситов, используемых как
сырье для производства глиноземистого цемента и алюминия.

  Алюмосиликаты — соединения глинозема и кремнезема с другими
веществами образуют в частности полевые шпаты: калиевый полевой шпат,
натриевый полевой шпат, кальциевый полевой шпат .

    Они
встречаются в свободном состоянии, а также входят в состав горных пород,
например, гранита, базальта. Применяют полевые шпаты в качестве облицовочного камня.

    Слюды - водные алюмосиликаты, например: калиевая слюда (мусковит), железисто-магнезиальная слюда (биотит).

   В результате окисления и
гидратации биотита образовался вермикулит - гидрослюда - при нагревании и дегидратации увеличивается в объеме в 18-25 раз.

   Это свойство
используют при производстве теплоизоляционных материалов, огнезащитной силикатной краски СКЛ.

   Каолинит — водный алюмосиликат — основной компонент глин.

  Железисто-магнезиальные силикаты.

 Представитель их - оливин,
который преобразовался в серпентинит: одна из его разновидностей —
ризотиласбест — имеет волокнистое строение. Хризотиласбест используют в асбестоцементной промышленности и в производстве теплоизоляционных материалов.

 Карбонаты.

 Важнейший минерал  этой группы — кальцит СаС03 является основой горных пород:  известняка, мергеля, мрамора. Сульфатные  минералы (сульфаты). Наиболее распространённый
представитель - гипс.

 

Основные виды горных пород

      Горными  породами называют природные  композиции минералов
приблизительно постоянного минералогического и химического составов,
образующие самостоятельные геологические тела, составляющие земную
кору.

     Различают  мономинеральные горные породы  — из одного минерала
и полиминеральные горные породы - из нескольких минералов.

   По геологическому  происхождению горные породы  делятся на три группы: первичные  или изверженные, вторичные или  осадочные, метаморфические. Эти
группы делятся на ряд подгрупп. Изверженные горные породы (гранит, базальт и др.) образовались в
результате вулканической деятельности из застывшей магмы.

 Гранит — это
полиминеральная горная порода, состоящая из калиевого полевого шпата40...70%, кварца 20...40%, слюды 5.„20%.

  Базальт состоит из  полевых шпатов — до 50%, оливина  и небольших
вкраплений вулканического стекла .

При извержениях вулканов вместе с расплавленной магмой выбрасывается  большое количество рыхлого и  порошкообразного материала —
обломочные породы, которые в свою очередь делятся на рыхлые - вулканический пепел, пемза, перлит и уплотненные - вулканический туф.

Пемза — (пористость до 80%) состоит  из кремнезема до 70% и глинозема до 15%.

Перлит состоит из кремнезема. При нагреве до 1000-1200°С увеличивается в объеме в 10-20 раз, в связи с чем применяют для теплоизоляционных материалов.

 Вулканический туф  образовался в результате уплотнения  вулканического пепла (П = 40-70%, X = 0,21...0,33 Вт/м °С)

  Осадочные горные породы образовались в результате разрушения
первичных горных пород: глины, песка, гравия, песчаника, гипса,
известкового туфа, мела, мергеля. 

Глина образовалась из калиевого  полевого шпата. Она состоит из
каолинита с примесями.

Песок образовался в результате разрушения различных горных пород. Гипс — горная порода, состоящая  из минерала того же названия.

Известняк — мономинеральная  горная порода, состоящая главным
образом из кальцита CaCOj.

Мергели - природная смесь  известняка и глины - готовое сырье
для производства портландцемента (содержит 50-80% СаС03 и МдС03, от 20
до 50% глин).