Nowe uniepalniacze spęczniające i ich zastosowanie do modyfikacji tworzyw polimerowych

Nowe uniepalniacze spęczniające…

Powszechne stosowanie materiałów polimerowych w budownictwie, jak również motoryzacji, przemyśle elektronicznym i elektronice stawia producentom coraz wyższe wymagania odnośnie ich trwałości, zredukowania negatywnego wpływu na środowisko oraz zwiększenia bezpieczeństwa użytkowania, w tym ochrony przeciwpożarowej.

Trwałość, funkcjonalność oraz względy ekonomiczne powodują, że tworzywa polimerowe niejednokrotnie trudno zastąpić przez inne znane nam materiały. Z drugiej strony, poważne ograniczenia w ich zastosowaniu wynikają z ich znacznej palności oraz niskiej stabilności termicznej. W celu zredukowania palności wyroby z tworzyw polimerowych pokrywa się trudnopalnymi warstwami, bądź poddaje chemicznej lub fizycznej modyfikacji.

Fizyczna modyfikacja, polegająca na wprowadzeniu niereaktywnych dodatków, jest jednym z najpopularniejszych rozwiązań stosowanych przez producentów wyrobów z tworzyw polimerowych. Zadaniem tego rodzaju substancji, których na rynku jest obecnie około 200, jest zapobieganie wystąpienia pożaru, a jeżeli do niego dojdzie ograniczenie jego zasięgu i liczby ofiar. Materiały polimerowe niemodyfikowane substancjami ograniczającymi palność w warunkach pożaru emitują małocząsteczkowe produkty termicznego rozkładu, które biorą udział w procesie spalania. Z tego powodu jednym ze skuteczniejszych mechanizmów działania substancji uniepalniających jest tworzenie izolującej warstwy zwęglenia na powierzchni tworzywa. Warstwa ta dzięki odpowiedniej grubości, zamknięto-komórkowej strukturze oraz obecności niepalnego gazu wewnątrz komórek, zapewnia wystarczający gradient temperatury i utrzymuje tworzywo poniżej temperatury rozkładu oraz zapobiega przedostawaniu się produktów rozkładu do strefy spalania. Tego rodzaju substancje uniepalniające określane są mianem uniepalniaczy intumescent (spęczniających).

Przedstawiona tematyka została podjęta w projekcie III.N.07 pt.: "Nowe układy antypirenów typu intumescent (spęczniających) oraz tworzywa sztuczne zawierające te układy". Projekt jest realizowany w ramach IV etapu programu wieloletniego "Poprawa bezpieczeństwa i warunków pracy", finansowanego w latach 2017-2019 w zakresie badań naukowych i prac rozwojowych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego/Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Celem projektu jest opracowanie oraz wytworzenie nowych uniepalniaczy intumescent, a także zastosowanie ich do modyfikacji tworzyw polimerowych, prowadzące do otrzymania materiałów o zredukowanej palności i emisji dymu. W toku pracy opracowywane są receptury oraz technologie wytwarzania różnych typów polimerów modyfikowanych nowymi substancjami uniepalniającymi, na powierzchni których, pod wpływem oddziaływania strumienia ciepła, tworzyć się będzie zwęglona warstwa ochronna hamująca proces spalania.

A

uniepalniacze


B

testy-palnosci


C

kalorymetry


Rys.1. Zdjęcia wytworzonego uniepalniacza (A), a także wykonane podczas badania zagrożenia ogniowego (B) i testu palności na kalorymetrze stożkowym (B) dla usieciowanych tworzyw sztucznych zawierających opracowane substancje intumescent.

Projekt realizowany w Pracowni Bezpieczeństwa Chemicznego w Zakładzie Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych Centralnego Instytutu Ochrony Pracy - Państwowego Instytutu Badawczego został podzielony na trzy etapy. W ramach pierwszego etapu spośród duroplastów wytypowano trzy grupy tworzyw stosowane na szeroką skalę w budownictwie, motoryzacji oraz przemyśle elektrycznym i elektronice. Do badań zastosowano sztywną piankę poliuretanową (PUR), nienasyconą żywicę poliestrową (UP) oraz dwie żywice epoksydowe (EP) różniące się czasem żelowania. Podczas realizacji niniejszego etapu opracowano i wytworzono cztery nowe uniepalniacze intumescent. Ponadto przebadano dwie znane substancje chemiczne, które dotychczas nie były stosowane jako środki uniepalniające, a w przypadku których zaobserwowano tworzenie się warstwy zwęglenia podczas ich spalania. Z kolei w ramach drugiego etapu wytypowano dwie grupy tworzyw termoplastycznych stosowane na szeroką skalę w wielu dziedzinach gospodarki, tj. polietylen dużej gęstości (PE-HD) i plastyfikowany poli(chlorek winylu) (PVC-P).



brak
 

Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy

Polska