Повышение огнестойкости полимербетонов
К числу недостатков полимерных материалов и пластмасс на их основе относятся сравнительно низкая термостойкость и горючесть. Степень наполнения пластмасс различными неорганическими материалами, как правило, лежит в пределах от 30 до 60% по массе. Естественно, чем выше степень наполнения и соответственно меньше количество полимера в полимерной композиции, тем в большей степени увеличивается термостойкость и уменьшается возможность возгорания такого материала. Но даже при такой степени наполнения большинство пластмасс хорошо горит.
Долгое время армополимербетонные конструкции рассматривались как пожароопасные, имеющие низкий предел огнестойкости, что являлось одной из причин, сдерживающих их широкое применение.
Полимербетоны содержат в своем составе от 4 до 10% полимерного связующего, а остальную часть (90—96%) составляют негорючие минеральные заполнители и наполнители. Таким образом, сама композиционная структура полимербетонов обусловливает минимальную возможность возгораемости и горючести таких материалов.
Синтетические мономеры и олигомеры, наиболее часто используемые в качестве связующего при изготовлении полимербетонов, имеют различную температуру воспламенения и удельную теплоту сгорания, которые в зависимости от вида полимера могут отличаться между собой в 1,5—2 раза.
Применение в качестве связующего фурановых, карбамидных и фенолоформальдегидных смол, обладающих сравнительно высокой температурой воспламенения, позволяет предположить, что конструкции из полимербетонов на их основе будут обладать достаточно высокой огнестойкостью.
Исследования в области деструкции и горения полимерных материалов, снижения их горючести и разработки способов повышения огнестойкости строительных конструкций показали, что характерной особенностью горения полимерных строительных материалов является многостадийный процесс их превращения в конечные продукты сгорания. Анализ этих работ позволяет рассматривать горение полимерных материалов как непрерывный процесс, состоящий из ряда стадий: аккумуляции тепловой энергии от источников зажигания, разложения материала, воспламенения и горения летучих продуктов пиролиза.
Выявленные закономерности процессов пиролиза и горения полимеров позволяют определить возможные пути снижения их горючести и повышения огнестойкости путем замедления реакций на стадии пиролиза, снижения теплообмена в массе композиции и ингибирования процессов горения. Этого можно достичь введением антипиренов, негорючих наполнителей и химическим модифицированием полимеров.
Исследования показали, что для снижения горючести полимерных строительных материалов без существенного снижения эксплуатационных показателей наиболее эффективны фосфорсодержащие реакционноспособные соединения. Механизм действия этих антипиренов обусловлен повышением термоокислительной стабильности полимеров, которая связана со снижением количества выделяемых горючих летучих продуктов деструкции и увеличением выхода коксового остатка, препятствующего тепло- и массообмену при горении.
Воробьев В. А., например, считает, что фосфорсодержащий реакционноспособный антипирен фосфакрилат при введении в полиэфирную смолу ПН-1 не только существенно снижает горючесть, но и способствует увеличению термостабильности отвержденного полимера.
Введение антипиренов и направленную модификацию полимерных строительных материалов можно с успехом применять и для мономеров или олигомеров, используемых в качестве связующего в полимербетонах, что в сочетании с высокой степенью наполнения обеспечит наибольшую их эффективность.
Результаты исследований горючести полимерных строительных материалов могут быть использованы при разработке составов полимербетонов на стадии выбора вида связующего.