Горючесть экструдированный пенополистирол: Горючесть экструдированного пенополистирола | Оптово-розничный магазин строительных материалов для Кровли, Фасадов и Изоляции

Испытание огнем: конференция по проблемам пожарной безопасности кровельных материалов

11 сентября 2007 г. на базе ФГУ ВНИИПО МЧС России состоялся научно-практический семинар «Вопросы обеспечения пожарной безопасности покрытий на основе металлического профилированного листа». На семинаре были рассмотрены теоретические и практические аспекты пожарной опасности плоских кровель с использованием горючих материалов, методы их испытаний, состояние противопожарного нормирования в строительстве, страхования объектов с учетом уровня их противопожарной защиты. На полигоне института были проведены демонстрационные эксперименты.

Нормы пожарной безопасности в докладах участников

Теоретическую часть конференции открыл заместитель начальника ФГУ ВНИИПО МЧС России, доктор технических наук, профессор И.А. Болодьян, который в своем вступительным слове остановился на современных проблемах обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений. Он отметил, что одним из важных направлений деятельности института является разработка передовых методов испытаний строительных конструкций и материалов, объективной оценки их пожарной опасности и обоснования требований пожарной безопасности при их применении, особенно в зданиях с массовым пребыванием людей, на уникальных и особо важных объектах. С учетом пожарной опасности теплоизоляционных и кровельных материалов предполагается разработать соответствующие рекомендации по применению конструкций покрытий на основе металлического профилированного листа.

С докладом по теме «Особенности и перспективы испытаний теплоизоляционных и кровельных материалов» выступил начальник отдела ФГУ ВНИИПО МЧС России, доктор технических наук, профессор Н. В. Смирнов, который рассказал о методах определения показателей пожарной опасности строительных материалов, действующих в нашей стране и странах Евросоюза.

В настоящее время в России сложилась непростая ситуация в сфере сертификации строительных материалов на их пожарную безопасность. Отечественные стандарты отличаются от европейских, и не в лучшую сторону. В нашей стране пожарная опасность строительных материалов определяется по таким характеристикам, как воспламеняемость (В1-В3), горючесть (Г1-Г4), распространение пламени по поверхности (РП1-РП4), дымообразующая способность (Д1-Д3) и токсичность продуктов горения (Т1-Т4). По европейской классификации все материалы делятся на семь классов: от А1 до F. Кроме того, на Западе введен такой критерий, как «теплотворная способность», который в нашей стране не учитывается. Однако этот критерий очень важен, поскольку непосредственно связан с прочими характеристиками пожарной опасности материалов.

Н.В. Смирнов порекомендовал присутствующим в зале специалистам не применять в своей работе теплоизоляционные материалы с показателем Г3 или Г4, но и к материалам, в сертификате которых отмечено Г1 и Г2, по его мнению, тоже стоит относиться осторожно. Докладчик обратил внимание участников семинара на тот факт, что полученные в некоторых испытательных лабораториях данные по группам горючести Г и Г2 для утеплителя из пенополистирола и экструдированного пенополистирола не подтверждаются в других лабораториях и, возможно, являются некорректными.

Главная проблема российской системы сертификации, как ни парадоксально, – отсутствие системы. В настоящее время в нашей стране на выдачу сертификатов пожарной безопасности аккредитованы около ста лабораторий. Для сравнения: в Германии их всего восемь.

По мнению Н.В. Смирнова, настало время России переходить на европейские нормативы. «Мы планируем в течение двух лет в виде эксперимента применять испытания кровельных материалов по европейской классификации параллельно с российской системой». Специалисты ВНИИПО МЧС уже готовы к этому, в институте имеется все необходимое оборудование.

С докладом на тему «Пожарная опасность конструкций покрытий и методы их испытаний» выступил начальник сектора ФГУ ВНИИПО МЧС России С. Т. Лежнев. В своем докладе он рассказал участникам семинара о пожарной опасности применения теплоизоляционных материалов из пенополистирола в сочетании с битумсодержащими кровельными материалами. В выступлении были приведены примеры пожаров на объектах, возведенных с применением утеплителя из пенополистирола, с катастрофическими последствиями (Чернобыль, Надым, Челябинск). При тушении пожаров на этих объектах очень осложняло работу быстрое распространение огня по утеплителю (обрушение конструкций происходило уже на 12–14-й минутах пожара), выделение токсичных продуктов сгорания.

В качестве рекомендации проектным и строительным организациям С.Т. Лежнев высказал предложение использовать пожароопасные материалы из пенополистирола и экструдированного пенополистирола только в комбинированных конструкциях, в сочетании с минераловатными плитами повышенной плотности.

На полигоне

Экспериментальная часть семинара включала огневые испытания теплоизоляционных материалов, применяемых в кровельных конструкциях, на стендах, а также крупномасштабные огневые испытания на фрагментах зданий.

Испытания на стенде – так называемая малая горелка – предусматривали одновременное воздействие пламени пяти газовых горелок на пять образцов теплоизоляционных материалов: пенополистирол, экструдированный полистирол, фенол-резольный пенопласт (ФРП), пенополиуретан (ППУ) и минеральная вата.

Эксперимент показал следующее: пенополистиролы в течение нескольких секунд расплавились и выгорели; ППУ и ФРП обуглились, наблюдались пробежки пламени по поверхности; образец минеральной ваты остался практически невредимым.

Крупномасштабные эксперименты проводились по специальной методике, целью которой являлась сравнительная оценка поведения конструкций, включающих различные виды теплоизоляций (пенополистирол, экструдированный пенополистирол и минвата)    при тепловом воздействии очага пожара снизу. Для этого в «домиках» были подожжены штабели из брусков древесины.

Кровельная конструкция на экспериментальных объектах состояла из профлиста, утеплителя (на каждом объекте – свой) и битумного рулонного кровельного материала. Кровли с утеплителем из пенополистирола загорелись быстро, в небо поднялись черные столбы ядовитого дыма. Впрочем, довольно быстро загорелась и кровля с минеральной ватой – не смотря на негорючую теплоизоляцию, огонь все равно перекинулся на битумный кровельный ковер.

Испытания на кровельных конструкциях.Слева направо: с утеплителем из минваты, пенопласта, экструдированного пенополистирола

По мнению организаторов мероприятия, опыты наглядно продемонстрировали высокую пожарную опасность конструкций покрытий, имеющих в своем составе горючую теплоизоляцию. Однако в результате все присутствующие лишь убедились в пожароопасности битумных кровельных материалов и задались вопросом: к чему эта демонстрация, если пенополистирольные утеплители ныне применяются, как правило, в закрытых конструкциях?

Рассказываем о сэндвич-панелях с наполнителем из пенополистирола

Заказать звонокНаписать намCкачать каталог продукции

Пенополистирол – один из возможных вариантов наполнителя для сэндвич-панелей. Этот материал обладает как рядом преимуществ, так и серьезными недостатками. Расскажем обо всем подробнее.

Недостатки пенополистирола

Самое главное ограничение при использовании пенополистирола в качестве утеплителя заключается в его горючести. Сегодня сэндвич-панели широко применяют при строительстве быстровозводимых зданий, предназначенных для досуга людей. Например, из сэндвич-панелей строят торгово-развлекательные комплексы, кинотеатры, магазины. К строительству таких зданий предъявляют особые требования пожарной безопасности, которые пенополистирол, как правило, не проходит.

Пенополистирол бывает двух видов: немодифицированный (EPS) и модифицированный (экструдированный, XPS). В чём разница? Главное различие заключается в классе горючести. С 01.05.2009 вступил в действие новый федеральный закон ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», согласно которому модифицированный пенополистирол имеет класс горючести Г-3 (ранее был Г-1), а немодифицированный – Г-4.

Группа горючести Г3 – это нормальногорючие материалы, способные гореть до 5 минут после устранения источника огня. При их горении образуются дымовые газы, которые имеют температуру не более 450°C. Показатели повреждения материалов по длине и массе: 85% и 50% соответственно.

Группа горючести Г4 – это сильногорючие материалы, которые имеют идентичные показатели с группой Г3. Единственное отличие – температура дымовых газов превышает 450°C.

Второй значимый недостаток пенополистирола – в нем могут завестись мыши и крысы. Грызуны не едят наполнитель, но могут рыть в пенополистироле ходы. Особенно если пенополистирол является препятствием на их пути. Чтобы свести вероятность появления грызунов к минимуму и предотвратить дальнейшую борьбу с ними, надо особенно внимательно отнестись к процессу монтажа и тщательно соблюдать технологию.

Плюсы сэндвич-панелей с наполнителем из пенополистирола

У пенополистирола есть ряд существенных достоинств:

1. 
   Относительно небольшой вес. Конструкция сэндвич-панели с этим утеплителем облегчает процесс монтажа и не дает сильную нагрузку на каркас и фундамент.

2. 
   Легкость монтажа. Возведение зданий не требует большого количества строительной техники и дополнительных рабочих ресурсов. 

3. 
   Долговечность. Панели из пенополистирола могут прослужить до 50-ти лет. 

4. 
   Устойчивость к перепадам температур, воздействию химикатов и щелочей, влагостойкость. Пенополистирол способен долгое время сохранять свои первоначальные характеристики даже при длительном прямом контакте с водой. Он идеален для строительства зданий в регионах с обильными осадками.

5. 
   Высокие показатели шумо- и теплоизоляции. Чем толще наполнитель, тем теплее будет в помещении зимой и прохладнее летом. Сэндвич-панели из пенополистирола можно использовать и в очень холодных, и в очень жарких регионах.

6. 
   Сохраняет геометрическую форму на протяжении долгих лет, не дает усадку.

7. 
   Гигиеничный материал. Пенополистирол не гниет, поэтому не создает среды для размножения грибка, плесени и вредоносных микроорганизмов.

Для каких зданий и сооружений подойдет пенополистирол?

Сэндвич-панели с пенополистиролом отлично подойдут для возведения ангаров, автомоек, гаражей, складских помещений. Примеры типовых решений можно посмотреть здесь.

Документы по теме:

ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

Возврат к списку

Наши объекты:

Компания Kraft SPAN реализует различные проекты по всей России

Объект: Магазин из энергосберегающих сэндвич-панелей, Санкт-Петербург

Объект: Склад из энергосберегающих сэндвич-панелей, Ленинградская обл.

Объект: Шумозащитный экран на съезде со скоростной автомобильной дороги Москва – Санкт-Петербург М11 «Нева», Колпино, Санкт-Петербург

Объект: Шумозащитные экраны для дороги, Нижний Новгород

Объект: Шумозащитный экран для ДОУ, Санкт-Петербург

Объект: Акустические экраны, Санкт-Петербург

Объект: Шумозащитный экран, посёлок Парголово

Объект: Шумозащитный экран, Павловск

Объект: Госпиталь из сэндвич-панелей, Калининград

Объект: Экран для электростанции, Дербент, Республика Дагестан

Объект: Техническое помещение из сэндвич-панелей, Ленинградская область

Объект: Шумозащитный экран для М2, Федеральная трасса М2

Объект: Кадетское училище, Петрозаводск, Республика Карелия

Объект: Выставочный центр Норд Экспо, Архангельск

Объект: Магазин в Энколово, Санкт-Петербург

Объект: Шумозащитный экран для ЖК в Москве, Москва

Объект: ФОК на Парашютной, Санкт-Петербург

Объект: Шумозащитный экран для промышленного объекта, Москва

Объект: Шумозащитный экран на МКАД, Москва

Объект: Шумозащитный экран на ЮВХ, Москва

Фосфорные антипирены для полистирола

Полистирол, несмотря на его высокую горючесть, широко используется в качестве теплоизоляционного материала для зданий, для упаковки пищевых продуктов, в электротехнической и автомобильной промышленности и т. д. Был изучен ряд путей модификации для улучшения пожарной безопасности. замедления воспламенения и повышения термической стабильности коммерчески важных полимерных продуктов на основе стирола. Более ранние стратегии в основном включали использование галогенированных антипиренов. В настоящее время эти соединения считаются стойкими загрязнителями, опасными для здоровья населения и окружающей среды. Многие известные антипирены на основе галогенов, независимо от их химической структуры и способов действия, были изъяты из использования в зданиях Европейского Союза, США и Канады. Это вызвало растущий исследовательский интерес и промышленный спрос на безгалогенные альтернативы, которые не только уменьшат воспламеняемость, но и решат проблемы токсичности и биоаккумуляции. Среди возможных вариантов большее внимание привлекли фосфорсодержащие соединения из-за их отличной огнезащитной эффективности и экологически безопасных свойств. Также были опубликованы многочисленные отчеты о реактивных и аддитивных модификациях полистирола в различных формах, особенно в последнее десятилетие; поэтому настоящая статья призвана дать критический обзор этих публикаций. Авторы в основном намереваются сосредоточиться на химии соединений фосфора, при этом атом P находится в различных химических средах, используемых либо в качестве реактивных, либо в качестве добавок антипиренов в материалах на основе стирола. В этом обзоре обсуждаются химические пути и возможные механизмы огнестойкости.

стирольные полимеры

фосфорсодержащие антипирены

огнестойкость

термостойкость

Полистирол, несмотря на его высокую горючесть, широко используется в качестве теплоизоляционного материала для зданий, для упаковки пищевых продуктов, в электротехнической и автомобильной промышленности и т. д. Был изучен ряд путей модификации для улучшения огнестойкости и повышения термостойкости. коммерчески важных полимерных продуктов на основе стирола. Более ранние стратегии в основном включали использование галогенированных антипиренов. В настоящее время эти соединения считаются стойкими загрязнителями, опасными для здоровья населения и окружающей среды. Многие известные антипирены на основе галогенов, независимо от их химической структуры и способов действия, были изъяты из использования в зданиях Европейского Союза, США и Канады. Это вызвало растущий исследовательский интерес и промышленный спрос на безгалогенные альтернативы, которые не только уменьшат воспламеняемость, но и решат проблемы токсичности и биоаккумуляции. Среди возможных вариантов большее внимание привлекли фосфорсодержащие соединения из-за их отличной огнезащитной эффективности и экологически безопасных свойств. Также были опубликованы многочисленные отчеты о реактивных и аддитивных модификациях полистирола в различных формах, особенно в последнее десятилетие.

1. Введение

Хотя многие синтетические товарные пластики обладают превосходными свойствами, такими как малый вес, хорошая устойчивость к атмосферным воздействиям и могут быть легко изготовлены и/или переработаны в различные продукты с рядом полезных применений, они также обладают некоторыми очевидными свойствами. недостатки ^{[1] [2] [3] [4]} . Одним из них является высокая горючесть, что часто ограничивает их более широкое применение, особенно в качестве строительных материалов или компонентов, используемых в транспортной сфере ^[5] . Некоторые полимеры с разрастанием цепи легко воспламеняются, что приводит к быстрому и неконтролируемому распространению огня. Поэтому необходимо улучшить огнезащитные свойства этих материалов, чтобы обеспечить их более безопасное и широкое применение в строительстве и на транспорте. Это часто достигается обработкой полимерного материала с помощью подходящей методики, когда в конечный продукт вводят соответствующий реагент, препятствующий горению, антипирен (FR). В течение многих лет для защиты полимеров от опасности возгорания использовалось большое количество огнестойких материалов.0011 [6] ^{[7] [8]} . Эти соединения могут быть введены физическими средствами в виде добавок к полимерной матрице. Другим способом улучшения огнестойкости является получение по своей природе менее воспламеняющихся полимеров посредством со- или тер- полимеризаций соответствующих мономеров с ненасыщенными соединениями, которые могут придавать огнестойкость ^[9] .

Полистирол (ПС) — это хорошо известный термопластичный полимер, который используется во всем мире для различных целей благодаря его низкой стоимости, простоте обработки, отличной химической стойкости, низкой плотности, электрической/тепловой изоляции и т. д. ^[10] . Стирольные полимеры относятся к различным подклассам ^{[10] [11] [12] [13] [14]} . Во-первых, это гомополимер стирола, известный также как полистирол общего назначения (ОППС) [7]. Во-вторых, мономер стирола можно полимеризовать с другими мономерами для получения полимеров со- и/или тер-, часто обладающих улучшенными механическими свойствами (рис. 1). Примеры этого подкласса включают стирол-акрилонитрил (SAN), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), стирол-бутадиеновый каучук (SBR) и т. д.

Рисунок 1. Общая схема гомо -, со-, и тер- полимеризации стирола (R: инициатор).

Кроме того, в продаже имеются два типа пенополистирола: вспененный полистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS) [8–10,14]. EPS представляет собой жесткий пенопласт с закрытыми порами, используемый для упаковки пищевых продуктов и теплоизоляции ^{[11] [14]} . В строительном секторе также используется пенополистирол, который представляет собой пенопласт с закрытыми порами с более высокой плотностью, лучшей прочностью поверхности, более низкой теплопроводностью и более высокой жесткостью по сравнению с пенополистиролом. Пенополистирол XPS больше подходит для воздействия погодных условий из-за его лучшего сопротивления диффузии воды по сравнению с пенополистиролом. EPS обычно изготавливают из гранул полистирола с помощью вспенивающего агента, такого как пар, или низкокипящего алифатического углеводорода, например, 9.0027 н- пентан или изо- пентан. Гранулы в форме зерен расширяются до 50 раз по сравнению с их первоначальным размером для получения жесткой пены ^[14] . Между тем, XPS получают путем вспенивания расплава, содержащего вспенивающий агент и другие добавки, включая антипирены (FR), для улучшения характеристик пены. Ударопрочный полистирол (HIPS) привлек большое внимание промышленности из-за его хорошей ударной прочности, высокой жесткости и устойчивости к тепловым деформациям. УППС, представляющий собой двухфазную систему с каучуком, диспергированным в сплошной ПС-матрице, получают полимеризацией стирола в присутствии каучуковых латексных материалов.

Как упоминалось ранее, несмотря на то, что материалы на основе стирола используются в различных областях, таких как теплоизоляция зданий, электротехническая и автомобильная промышленность, высокая воспламеняемость стирольных полимеров ограничивает их более широкое применение. Когда эти полимеры подвергаются воздействию внешнего источника тепла, они легко деполимеризуются с выделением многочисленных летучих продуктов, таких как мономеры стирола, димеры, тримеры и другие углеводороды ^[14] . Кроме того, стирольные полимеры очень быстро горят, образуя значительное количество дыма 9.0011 [14] . Кроме того, они имеют тенденцию подвергаться процессу горения, связанному с низким образованием полукокса, что часто приводит к явлениям течения расплава и каплеобразования расплава ^[14] . Различные продукты на основе стирола должны соответствовать ряду строгих требований пожарной безопасности перед использованием внутри зданий, поэтому возникла необходимость в разработке эффективных огнезащитных систем для их защиты от огня.

За последние 40 лет был разработан и успешно использован широкий спектр галогенированных продуктов для различных форм полистирола. Высокая эффективность галогенированных огнестойких добавок, особенно содержащих бром (Br) и хлор (Cl), и их относительно низкая стоимость сделали эти материалы очень привлекательными в качестве огнезащитных решений ^{[14] [15]} . Эти FR доминировали в полимерной промышленности в прошлом, но в последнее время их применение стало тщательно контролироваться, и оно регулируется во многих странах из-за их токсичности, стойкости и проблем с биоаккумуляцией. Например, исследование, проведенное Wemken et al. (2020) обнаружили наличие различных бромированных FR в грудном молоке первородящих матерей, проживающих в Ирландии ^{[16] [17] [18]} . В другой работе сообщалось о высоких уровнях бромированных соединений, обнаруженных в городских почвах города Мельбурн, Австралия 9.0011 [19] . Более того, галогенсодержащие огнестойкие добавки могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой из-за выделения диоксинов и фуранов в послепожарных ситуациях. В результате в последние годы более широкое использование огнестойких добавок на основе галогенов подверглось очень жесткой критике, а некоторые составы были полностью запрещены в Европейском союзе (ЕС), США и Канаде ^[20] . Между тем очевидна положительная реакция на правила регулирования, применяемые к этому классу FR. Например, запрет на использование гексабромциклододекана (ГБЦД) и пентабромдифенилового эфира (БДЭ) привел к снижению концентрации этих соединений в грудном молоке.

В последнее десятилетие были предприняты многочисленные попытки разработать экологически безопасные огнезащитные составы, подходящие для полимерных изделий ^{[17] [18] [21] [22]} . Среди предлагаемых растворов FR соединения, содержащие атом(ы) фосфора (P), считаются менее токсичными, чем соответствующие галогенсодержащие составы. Несмотря на то, что разрабатывается множество составов, содержащих фосфор, для снижения воспламеняемости полимеров с ростом цепи, разработка нетоксичных, экологически чистых, но эффективных огнестойких добавок для полистирола остается сложной задачей. Большинство предлагаемых безгалогенных альтернатив работают, преимущественно, в конденсированной фазе, что является менее полезным способом защиты от горения для полимеров с плохой способностью образовывать уголь. Тем не менее, Р-содержащие ТР могут быть очень эффективными в контроле явлений горения, по крайней мере процессов, возникающих из-за ингибирующего действия паровой фазы ^{[17] [18]} . Всесторонний обзор огнезащитных свойств для стирольных полимеров был проведен Weil и Levchik более 10 лет назад, и он был в основном посвящен галогенированным вариантам. В настоящем обзоре основное внимание уделяется фосфорсодержащим FR, используемым либо в качестве аддитивной, либо реакционной модификации материалов на основе стирола. Критически проанализированы различные классы FR фосфора и их химическое взаимодействие с цепями PS. Механизмы, лежащие в основе огнестойкости, также подробно обсуждаются в этой статье, когда/если соответствующие публикации сообщают об этом аспекте.

2. Горение и огнестойкость полимерных материалов: общие положения

Как правило, процессы горения полимеров могут протекать в конденсированной фазе, в газовой фазе и на границе раздела фаз [2] в соответствии с циклом горения, показанным на рисунке 2. При воздействии внешнего теплового потока полимер может подвергаться пиролизу с образованием повышенных объемов легковоспламеняющихся летучих веществ, выделяющихся в газовую фазу. Затем эти летучие продукты смешиваются с атмосферным кислородом, образуя источник топлива, который впоследствии воспламеняется, что приводит к пламенному горению. Тепло, выделяющееся в ходе этого процесса, возвращается в конденсированную фазу полимерной системы, поддерживая таким образом процесс горения. Более того, склонность полимерных материалов плавиться и течь, образуя скопление легковоспламеняющихся продуктов разложения, может представлять очень серьезную вторичную опасность возгорания, поскольку часто может привести к дальнейшему воспламенению или возгоранию окружающих топливных загрузок ^[23] .

Рис. 2. Диаграмма цикла сжигания полимера.

Коммерческие полимеры проявляют широкий диапазон склонностей к воспламенению. Как правило, для воспламенения ^[24] им требуется диапазон температур около 270–470 °C. Однако ЭПС или ЭПС легко воспламеняются даже при наличии источников малой мощности для пилотного воспламенения, и они могут вначале пройти фазу тления горения. Основной причиной этого является относительно высокая воспламеняемость / воспламеняемость, связанная с их пористой структурой ^{[25] [26] [27] [28] [29]} .

Пути термического разложения отдельных полимеров во многом определяются их химической структурой. Типичные модели деградации включают перенос водорода на α- или β-атомы углерода, атомы кислорода или азота; циклизация; побочные цепные реакции; молекулярные перестройки; распаковка до мономера; и устранение малых молекул, таких как двуокись углерода, двуокись серы или сероводород ^{[29] [30]} . Полимеры, содержащие ароматическую основную цепь, могут включать перекрестные связи и реакции боковой цепи, приводящие к остаткам углеродистого угля ^[30] . Кроме того, важными факторами являются передача тепла конденсированной фазе и скорость накопления тепловой энергии, поскольку они определяют время до воспламенения и скорость горения полимеров ^[30] . Кроме того, сжигание твердого полимерного топлива обычно зависит от других параметров окружающей среды, таких как давление, температура, степень проникновения кислорода, а также от природных свойств материала, связанных с молекулярными, теплофизическими, термохимическими характеристиками и характеристиками разложения.

Введение FR в полимерную систему может затруднить определенные стадии горения либо в конденсированной фазе, либо в газовой фазе (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма огнезащитного (FR) действия, прерывающего цикл горения полимера.

В механизме конденсированной фазы огнезащитное соединение обычно способствует образованию углеродистого полукокса и/или образованию воды на месте при термическом разложении. Остаток угля часто образует толстый слой покрытия на поверхности полимера, который предотвращает выделение легковоспламеняющихся летучих веществ в газообразную фазу, тем самым затрудняя этот путь пиролиза. По этому же принципу работают и вспучивающиеся покрытия ^{[31] [32]} . Это также помогает защитить нижележащую полимерную подложку от дальнейших термических повреждений ^{[33] [34] [35]} .

Известно, что сгоранию газообразной топливной смеси способствуют некоторые свободные радикалы ^[33] . Большинство горящих полимеров генерируют свободные радикалы, которые затем соединяются с атмосферным кислородом ^{[34] [35]} . Как правило, H ^● и HO ^● -центрированные радикалы являются преобладающими интермедиатами, ответственными за реакции продолжения цепи ^[33] . Виды HO ^● также ответственны за вторичное окисление монооксида углерода CO в диоксид углерода CO ₂ ^[34] . В большинстве случаев свободные радикалы, образующиеся при горении полимера и высвобождаемые в газовую фазу, поглощаются FR или фрагментами их деградации, впоследствии превращая их в более стабильные соединения ^{[34] [35]} . В свою очередь, это прерывает экзотермические процессы, что приводит к менее эффективному горению и тушению пожара. Большинство антипиренов на основе галогенов следуют этому механизму огнестойкости.

FR могут взаимодействовать с полимерами физически и/или химически в зависимости от их природной природы и связанных с ними свойств ^{[34] [35]} . Преобладающие физические механизмы включают следующие:

• Образование защитного покрытия. Это связано с образованием углеродистого полукокса при сгорании, который затем действует как физический барьер между полимерной подложкой и окружающей атмосферой. Это ограничивает подачу топлива в систему, тем самым затрудняя процесс сгорания. Такие покрытия также помогают предотвратить выброс легковоспламеняющихся летучих веществ/газов в атмосферу.
• Охлаждение. Во время горения этот тип FR активирует определенные эндотермические реакции, которые поглощают окружающее тепло, тем самым охлаждая систему ниже температуры, необходимой для поддержания процесса горения.
• Разбавление. Распространению пламени можно помешать, добавляя в полимерную систему определенные инертные добавки или наполнители. При пламенном горении эти добавки выделяют инертные газы, которые затем разбавляют систему, делая ее менее благоприятной для дальнейшего горения в газовой фазе.

Некоторые FR также контролируют и ограничивают нежелательные явления текучести расплава и капания расплава в полимерных системах [23,34].

3. Термическое разложение и воспламеняемость стирольных полимеров

При воспламенении ПС и его сополимеры могут очень быстро гореть видимым пламенем, выделяя в окружающую среду летучие вещества, включая мономер стирола и связанные с ним олигомеры, бензол и низшие алкилбензолы и т. д. ^{[36] [37] [38]} . В процессе горения полистирол также может плавиться и капать, что может привести к увеличению нагрузки на топливо, способствуя расширению распространения пламени ^[37] . Как правило, стирольные полимеры образуют минимальное количество остатков угля, особенно в обогащенной кислородом атмосфере.

Как правило, гомополимер стирола начинает разлагаться при температуре около 270 °C и продолжает разлагаться до 425 °C при нормальных условиях на воздухе ^[39] . Благодаря случайным расщеплениям основной цепи и связанным с ними механизмам PS может образовывать различные количества стирола, бензальдегида, оксида стирола, ацетофенона, α-метилстирола и l-фенилэтанола (рис. 4) ^{[39] [40]} . Среди всех продуктов разложения ^{[41] [42]} выделяются стирол и бензальдегид.

Рис. 4. Продукты термического разложения, образующиеся при сжигании полистирола (ПС) ^{[38] [39] [40] [41]} 900 11 [42] .

Подобно большинству углеродных полимеров с основной цепью, термическая деструкция полистирола обычно происходит в три этапа: инициация, распространение и обрыв, которые следуют механизму свободнорадикальной цепи ^[42] .

• Посвящение

Деградация PS может происходить двумя путями: либо путем случайного разрыва цепи, либо путем разрыва конца цепи (рис. 5). В случае случайного разрыва цепи образуются два радикала: первичный радикал (R _p ) и вторичный бензильный радикал (R _sb ) с сильным бензильным резонансом. В механизме разрыва цепи один вторичный бензильный радикал (R _sb ) и резонансно стабилизированный аллилбензольный радикал (R _a ) образуются, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Схематическое изображение инициирования при термическом разложении PS ^[42] .

• Распространение

Образовавшиеся свободные радикалы распространяются посредством реакций отщепления водорода и расстегивания. Различают два типа реакций отщепления водорода: межмолекулярное и внутримолекулярное отщепление.

• Завершение

Обрыв может происходить либо путем рекомбинации, либо по механизмам диспропорционирования различных активных радикальных фрагментов.

Свойства огнестойкости Polyiso

Этот текст относится к техническому бюллетеню по огнестойкости Polyiso ассоциации PIMA.

Строительные нормы и правила существуют, чтобы обеспечить средства для защиты жизни и защиты частного и общественного благосостояния посредством регулирования проектирования, методов строительства, качества строительных материалов, местоположения, использования и обслуживания зданий и сооружений. Защита от рисков, связанных с пожарами, преобладает во всех нормах, и особенно важны свойства огнестойкости строительных материалов.

Полиизоциануратная пенопластовая изоляция, или сокращенно полиизо, отвечает самым строгим требованиям строительных норм и правил для использования в зданиях любого типа и является одним из самых регулируемых строительных продуктов, используемых при возведении ограждающих конструкций. Например, раздел 2603 Международного строительного кодекса (IBC) и раздел R314 Международного жилищного кодекса (IRC) предписывают общие требования к испытаниям на огнестойкость пенопластовой изоляции в дополнение к специальным испытаниям на огнестойкость, многие из которых представляют собой полномасштабные строительные блоки, для конкретных приложений.

Однако не все пенопластовые изоляционные материалы для обшивки — или другие обычно используемые горючие материалы для обшивки, такие как ориентированно-стружечные плиты (OSB) — имеют одинаковые огнестойкие свойства и характеристики. В результате постоянного совершенствования продукта и многолетних тщательных испытаний характеристики полиизо были подтверждены многочисленными испытаниями строительных материалов и исторически сложившейся практикой. Хотя полиизо имеет много преимуществ, его огнестойкость является еще одной причиной, по которой полиизо является предпочтительным изоляционным материалом для ограждающих конструкций.

В этом техническом бюллетене приводится краткий обзор минимальных свойств огнестойкости, требуемых для пенопластовых изоляционных материалов, и сравниваются данные по полиизо с другими общепризнанными горючими материалами, обычно используемыми в строительстве, такими как изоляция из полистирола (т. е. пенопласты XPS и EPS) и OSB. Конкретные свойства материала, связанные с пожарными характеристиками, включают рейтинги распространения пламени и образования дыма. Кроме того, представлены характеристики полиизо в отношении теплового барьера и требований к барьеру воспламенения кода. Вместе эти свойства демонстрируют превосходные характеристики полиизо.

Строительство зданий и нормы и правила

IBC, IRC и основанные на них местные нормы устанавливают базовые показатели характеристик строительных материалов. Требования подразделяются по типу конструкции, как показано в таблице 1.

Тип используемой конструкции определяется рядом факторов. Строительные нормы и правила содержат множество ограничений на тип конструкции, разрешенный для данного проекта, в зависимости от высоты и площади здания. Кроме того, эти ограничения по высоте и площади могут различаться в зависимости от используемых стратегий активной или пассивной противопожарной защиты. Типы конструкций можно рассматривать как различные уровни огнестойкости. Требования к этим уровням огнестойкости диктуют, какие материалы можно использовать в их конструкции. Polyiso, благодаря своим превосходным огнезащитным характеристикам, может использоваться во всех типах зданий.

Данные о свойствах материалов для огнестойкости

В таблице 2 представлены сводные данные о минимальных характеристиках огнестойкости материалов для пенопластовых изоляционных материалов на основе приведенных выше положений строительных норм и других доступных данных. В таблице 3 сравниваются фактические показатели этих же свойств для полиизо с другими пенопластовыми изоляционными материалами, такими как полистирол (т. е. пенопласты XPS или EPS) и OSB.

Глава 26 IBC описывает требования к нескольким испытаниям пенопластовой оболочки. К ним относятся: §2603.4 Тепловой барьер со ссылкой на ASTM E119./UL 263 и FM 4880/UL 1040/NFPA 286/UL 1715; §2603.5.3 Потенциальное тепло, со ссылкой на NFPA 259; §2603.5.7 Зажигание, со ссылкой на NFPA 268; и §2603.9 Специальное одобрение со ссылкой на NFPA 286/FM 4880/UL 1040/UL 1715. Многие продукты из полиизо, представленные на рынке, прошли это всестороннее тестирование. Важно отметить, что другие распространенные горючие материалы, такие как OSB, не обязаны проходить аналогичные испытания и, таким образом, обеспечивать неизвестные характеристики огнестойкости. Кроме того, деревянная обшивка может использоваться в горючих типах конструкций только в том случае, если они обработаны антипиреном, что влечет за собой дополнительные затраты и проблемы с конструкционными характеристиками.
Обратитесь к производителю полиизо для получения результатов испытаний конкретного продукта и сборки.

Выводы

На основании данных, представленных в данном техническом бюллетене, обоснованы следующие выводы:

1. Деревянная обшивка начинает гореть при температуре 400-500°F, а полиизо не горит до температуры выше 800° .
2. Polyiso обладает превосходными свойствами огнестойкости при горении и распространении пламени по поверхности по сравнению с минимальными требованиями строительных норм и правил и другими распространенными горючими изоляционными и конструкционными материалами, используемыми для строительства ограждающих конструкций. Его характеристики распространения пламени аналогичны гипсокартону.
   • Индекс распространения пламени у Polyiso намного ниже, чем у OSB, однако к OSB не предъявляются требования по распространению пламени. Все изделия из пенопласта должны соответствовать индексу распространения пламени не более 75.