Тепло, термо и огнестойкость полимерных материалов
 Скачать 4.94 Mb.
|
|
Таблица 2.25. Термостойкость полимеров стирола [115] Полимер Масса остатка (масс) после достижения температуры, °С 300 400 500 600 700 800 900 Полистирол (линейный гомополимер) 96,0 50 2 0 0 0 Сополимер стирола и дивинилбензола 96,0 70 22 18 17 15 14 Полидивинилбензол 100 90 28 23 22 22 Условия ДТГА: азот, скорость нагрева — 150 °С/ч. Таблица 2.26. Термостойкость при нагревании сетчатого полиметилфенола и линейных полиметилен-n-алкилфенолов [43, 118] Полимер Потери массы после 1 ч при 300 С, Температура разложения, °С Т 50 Т 100 Фенолоформальдегидный 7,0 430 830 n-Додоциклфенолформальдегид 19,4 345 460 n-Октадецилфолоформальдегидный 22,05 340 циклов, но и зависит от типа связей между циклами (рис. 2.17). Введение различных циклических структур в эпоксидную смолу (циклоалифатические смолы, смолы на основе бисфенолов с шарнирами СН 2 , О, SO 2 , глицидиловые производные гидантоина, азотосодержащих гетероциклов, диглицидиловые диимиды и др) или использование соответствующих отвердителей (ароматические диамины и диангидриды с шарнирами, метилэндиковый ангидрид и др) не только резко повышает теплостойкость Количество летучих, %масс. Температура, С Термостойкость полимеров и полимерных материалов 60 50 40 30 20 10 0 50 100 150 Рис. 2.15. Термостойкость фенолоформальдегидных полимеров с различной плотностью сетки в вакууме (10–5 мм рт. ст) при 500 °C [120] 1 2 3 4 5 6 400 350 300 250 200 2 3 4 Рис. 2.16. Зависимость теплостойкости Т в и термостойкости То от количества бензольных циклов в звене эпоксидного полимера [123] Т в Т о отвержденных эпоксидных смол (до 250–200 С, но и температуру начала выделения продуктов деструкции [125, 126]. Не меньшее значение имеет и полнота отверждения полимера, которая, в свою очередь, определяется температурой и длительностью процесса (рис. 2.18, табл. 2.27). Температура отверждения существенно влияет на термическую деструкцию реактопластов. Данные для эпоксидной смолы DER-332 Количество летучих, %масс. Количество бензольных циклов в звене Продолжительность нагрева, мин Т еплостойкость, Т в, °С Т ермостойкость Т н.р. , С Термостойкость полимеров и полимерных материалов 10 10 9 10 8 –100 0 100 Рис. 2.17. Термомеханические кривые эпоксидной смолы Epon 828, отвержденной различными диаминами в стехиометрическом количестве [124]: 1 — гексаметилендиамин, 2 — этилендиамин 3 — диэтилентриамин 4 — диаминодифенилметан; 5 — диаминодифенилсульфон 100 80 60 40 20 0 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Рис. 2.18. Термогравиметрия (воздух, скорость нагрева 10 мин) эпоксидной смолы DER-332, отвержденной м-фенилендиамином (температура отверждения (С) — 1 — 100; 2 — 125; 3 — 150; 4 — 175; 5 — 200) типа ЭД-20), отвержденной стехиометрическим количеством м-фенилендиамина при 75 °C в течение 24 ч, затем при 100, 125, 150, 175 и 200 Сна воздухе в течение 24 ч приведены на рис. 2.18 ив табл. 2.27. Коксовые числа традиционных эпоксидных смол обычно не превышают 25 масс. [68], так как связи в узлах сетки эпоксидного реактопласта обладают малой устойчивостью при нагревании. В ряду фенолоаль- Температура, °С Температура, K G , дин/см 2 Остаток, масс Термостойкость полимеров и полимерных материалов дегидных реактопластов химическая устойчивость при нагревании определяется не только плотностью сетки, но и концентрацией циклических структур, природой связей между ними ив узлах сетки, природой заместителей в фенольных циклах. Это видно на примере смол на основе формальдегида и различных фенолов (табл. 2.28). Для модификации фенольных смол широко используют поливинилацетали, однако они существенно снижают химическую устойчивость смол при нагревании. Коксовые числа (масс. от исходного) пульвер-бакелита, новолачно-фурфурольной смолы ФН, фенольной смолы с 25 масс. поливинилформальэтилал ВФГ, с 30 масс. по- ливинилбутиральфурфурали ФПФ, с масс. поливинилбутирал соответственно составляют 55, 58, 25, 47 и 19. Несмотря на большое разнообразие эпоксидных связующих, свыше 90% всех эпоксидных смол используют смеси продуктов взаимодействия эпихлоргидрина и дифенилолпропана (диановые смолы). Состав полимеров синтезированы в присутствии различных количеств 4NNaOH) Фенол Масса, г CH 2 О, г NaOH, мл Фенол 94 102,5 Фенол 164,0 20 Бис-фенол 114 61,5 100 Бис-фенол 114 123,0 100 Бис-фенол 57 n-Крезол 54 184 60 Бис-фенол 22,8 n-крезол 86,5 164 Таблица 2.27. Энергия активации термоокислительной деструкции (Е) отвержденных эпоксидных композиций поданным ИТГА и ДТГА Температура отверждения, СЕ, ккал/моль ИТГА ДГТА 200 32 32 175 28 30 150 25 26 125 25 26 100 22 20 Неотвержденная смола В связи с этим основным способом повышения рабочих температур эпоксидных ПМ является использование ПМ на основе эпоксифенольных связующих. Большинство эпоксифенольных связующих устойчивее, чем эпоксидные при нагреве ЭФ, Б, УП-2130, ЭФФ, ЭФГ, лаки ЭДФ, ЭДП-2, N512, ЭР, но лишь немногие (ЭТФ, Н, ЭН-6 ЭХД) позволяют повысить рабочие температуры пластиков до 160 С. Все же скорость термоокислительной деструкции и эпоксифе- нольных связующих достаточно высока при температуре выше 100 С, что приводит к резкому снижению прочностных и деформационных свойств ПМ. Результаты, Термостойкость полимеров и полимерных материалов получаемые после выдержки полимеров и ПМ при различных температурах в изотермических условиях, непосредственно характеризуют химическую устойчивость при нагревании полимеров (матриц) в композиционных материалах. Из полимеров, уже длительное время используемых в промышленности, наибольшей термостойкостью отличаются (по разным причинам) кремнийорганические и фторсодержащие (прежде всего, ПТФЭ). Необычайно высокая термостойкость кремнийорганических полимеров обусловлена, прежде всего, неорганическим скелетом полимера, прочностью связи Si—O. Высокая прочность связи Si—O объясняется ее полярностью, благодаря которой ковалентная связь приближается к ионной, Е дисс Si—O связи 375–450 кДж/моль, при p-dv делокализации — 445кДж/моль, разность электроотрицательностей атомов Si и О — 1,7; ионность связи (табл. 2.7) 51%, ковалентный радиус Si — 0,117 нм, С — 0,071 нм, из-за большой величины радиуса электроны на последней оболочке слабо связаны с ядром, что обеспечивает деформацию электронных облаков в сторону кислорода и поляризацию связи Дипольное строение силоксановой группы вызывает и поляризацию связи Si—C, индуцируя дипольный момент, что упрочняет связь Si—C, придает ей большую устойчивость к тепловым воздействиями окислительной деструкции. — Повышение температуры вызывает в полиорганосилоксанах не разрыв цепи, а отщепление углеродного радикала (термическая стойкость связи Si—C в зависимости от радикала выражается зависимостью С 6 Н 5 > CH 2 = CH > CH 3 > C 2 H 5 ). Е дисс связи Si—C 220–326 кДж/моль, разность электроотрицательностей атомов С 0,7 ионность связи Si—C 12%. Разрыв связи Si—C в линейных полиорганосилоксанах происходит при 300–400 °C, в пространственных — приблизительно при 450 С. Связь Si—O сохраняется при 550 С. Химическая устойчивость при нагревании кремнийорганических полимеров в пересчете на количество органической фазы в полимере имеет другой характер. Таблица 2.28. Термостойкость сетчатых фенолоальдегидных полимеров на основе формальдегида и различных фенолов Тип фенола в сетчатом ФФ-полимере Т 10 , СТ, °С Выход кокса, %масс. Флуоресциен 340 460 51,5 о-Крезолфталеин 350 525 53,0 α-Нафтолфталеин 295 455 Фенолфталеин 515 59,0 4,4’-Диоксидифенил 415 565 60,0 4,4’-Диоксидифенилметан 400 530 — 4,4’-Диоксидифенил-2,2’-пропан 370 Фенол 535 57,6 Термостойкость полимеров и полимерных материалов Химическая устойчивость при нагреве полисилоксанов возрастает при введении фениленовых групп в главную цепь полимера (рис. 2.19), но особенно при введении карборановых циклов в боковые звенья (рис. 2.20). Остаток после нагрева сетчатых поликарборансилоксанов при 1000 Св инертной среде превышает 80 масс, и прочность его значительно выше, чем пиролизованных остатков большинства по- лиорганосилоксанов. В зависимости от состава исходных полимеров остатки после пиролиза при 900 С составляют 50–90 масс) Другим представителем полимеров с высокой термостойкостью является ПТФЭ. Электронная конфигурация атома фтора 1s 2 2s 2 р. Наличие одного неспаренного электрона и необходимость перехода электрона при возбуждении на уровень n = 3, обеспечивает единственную валентность — 1. Для F ковалентный радиус составляет 0,072 нм (С — 0,071 нм, Si — 0,0117 нм, другие — до 0,5), ионный радиус F 0,133 нм, вандерваальсов радиус 0,28 нм, сродство к электрону 82,1+2 ккал/г-атом, энергия ионизации F–F + 401,7 ккал/г-атом. Высокие значения двух последних показателей приводят к сильной электроотрицательности атома фтора, превышающей электроотрицательности атомов всех других элементов. Связи Длины связей, нм Полярность, Д Поляризуемость, см 1,81 1,7 С–Сl 0,177 1,6 6,5 С–Вг 0,192 1,5 С 1,6 С использованием фторсодержащих мономеров (энергия раскрытия двойной связи в тетрафторэтилене 168 кДж/моль) получена большая группа фторполиме- ров и фторсополимеров (табл. 2.29) и каучуков. Степень кристалличности ПТФЭ 100 80 60 40 20 0 200 300 400 500 600 700 Рис. 2.19. Изотермический термогравиметрический анализ линейных (1–5) и сетчатых (6) по- лиорганосилоксанов [68] 1 — полидиметилсилоксан; 2 — –[Si(CH 3 ) 2 –C 6 H 4 –[Si(CH 3 ) 2 ] 4 ]– 3 — –[Si(CH 3 ) 2 –C 6 H 4 –[Si(CH 3 ) 2 ] 3 ]– 4 — –[Si(CH 3 ) 2 –C 6 H 4 –[Si(CH 3 ) 2 ] 2 ]– 5 — –[Si(CH 3 ) 2 –C 6 H 4 –[Si(CH 3 ) 2 ] 2 –O]– C 6 H 5 | 6 — –(Si–O) n – | Остаток, %масс. Температура, С Термостойкость полимеров и полимерных материалов (в зависимости от то) 93–98 — 50–70% (ниже Т пл фазовый переход, Т с –97 Си С. Молекула ПТФЭ в кристаллическом состоянии имеет форму спирали. Такую форму молекула принимает в связи стем, что атомы фтора имеют большой вандерваальсов радиус и при плоской зигзагообразной конформации (как у полиэтилена) не укладываются на длине 0,52 нм, соответствующей расстоянию между двумя атомами углерода, разделенными третьим атомом. Поворот каждой связи С–С от плоского расположения примерно на 17 ° увеличивает это расстояние до 0,27 нм, что близко к удвоенному вандерваальсову радиусу фтора 0,28 нм. Угол между связями С—С составляет Вычисленный из параметров элементарной ячейки коэффициент молекулярной упаковки линейно уменьшается от 0,66 до 0,60 в кристаллических и от 0,58 до 0,46 в аморфных областях при изменении температуры от 20 до 320 С. Такое различие указывает на большую подвижность молекул в аморфной фазе (низкие Т с ) и большое температурное расширение аморфных областей. В расплаве форма молекулярных цепей практически не изменяется, сохраняется высокая упорядоченность структуры, расплав имеет чрезвычайно низкую прочность (вязкость при 380 °C 10 10 Пас, что указывает на невысокую жесткость молекулы ПТФЭ. Определяющую роль в конфигурации цепи в кристаллическом ПТФЭ играют внутримолекулярные, а не межмолекулярные силы взаимодействия. О малой кинетической гибкости молекулы ПТФЭ свидетельствует его поведение при баллистическом ударе (удар пулей, хрупкое разрушение, ПЭ — пластичное течение 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 Рис. 2.20. Термогравиметрия линейных поликарборандиметилсилоксанов с карборановыми циклами в главной цепи (1, 3 ) ив боковых группах (2, 4 ) [127]. Условия ДТГА: скорость нагрева — 3 мин 1, 2 — азот, 3, 4 — воздух Остаток, %масс. Температура, С Термостойкость полимеров и полимерных материалов Небольшой размер атомов фтора, поляризация связей С приводит к образованию плотной оболочки вокруг связей С–С (экранирование и отталкивание за счет зарядов, благодаря симметрии — высокие диэлектрические свойства) и защищает от агрессивных сред. Благодаря закручиванию углеродной цепи и большому вандер- ваальсову радиусу молекула ПТФЭ образует почти идеальный цилиндр с плотной внешней оболочкой из атомов фтора. Именно таким строением молекулы объясняется уникальная химическая стойкость и многие другие свойства ПТФЭ. Жесткая стержнеобразная конфигурация молекулы обусловливает очень низкий коэффициент трения, хладотекучесть, пластичность при низких температурах. Энергия диссоциации (Е дисс , кДж/моль) связей С 390–500 (С ал –С ал 245–347, С–Н в СН 4 358–414, С–Сl 293–332, вторичные водородные связи с участием атомов фтора 40–50 кДж/моль) обеспечивает уникально высокую для линейных полимеров температуру деструкции 400–425 Св бескислородной среде при 500 С разложение надо мономера. Фторполимеры с меньшим чему ПТФЭ содержанием фтора (табл. 2.29) перерабатываются методами, традиционными для термопластов, с утратой определенной доли уникальных свойств ПТФЭ (фторопласт, в том числе, тепловых Таблица 2.29. Т пл , Т с и Т фторопластов [32, 81, 302] Тип Степень кристалличности, % Т пл , °С Т с , СТ, °С Фторопласт–4,4Д –CF 2 –CF 2 – 93–98 (до 50–70) 342–327 –97–127 425 Фторопласт–3,3Б –CF 2 –CFCl– > 80 12–35 после то. при 150–200 С Фторопласт 190–198 –180 > 220 Фторопласт–2,2М –CF 2 –CH 2 – 60–80 170–180 –33 > 330 Фторопласт–4М, 4МБ [(–CF–CF 2 –) x (–CF 2 –CF 2 ) у ] n | у = 15–20% 70 270–285 –90 > Фторопласт, П, Ш, 40ЛД, 40Д [(–CF 2 –CF 2 ) x (–CH 2 –CH 2 –) y ] n х : у = 1 : 1 40–60 265–275 –100 > Фторопласт 155–160 – > Фторопласт, Б 215–240 35 > 350 3. Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Огнестойкости полимеров и полимерных материалов придается большое значение в связи с возрастающим их применением в технике и строительстве. Большинство промышленных полимеров — органические вещества, которые при температуре 500 °C воспламеняются и горят (при тепловом импульсе более 0,85 кДж/м 2 сгорает все. Горение осуществляется в результате воспламенения и горения газообразных продуктов термоокислительного пиролиза и представляет собой непрерывный многостадийный процесс 1) аккумуляция тепловой энергии от источника зажигания) разложение полимера с выделением летучих продуктов пиролиза (в ряде случаев — рекомбинация твердых или жидких продуктов разложения в более устойчивые соединения — пиролизованные остатки, в том числе карбонизованные, кокс 3) воспламенение газообразных веществ 4) горение газообразных веществ и кокса. Суммарная скорость процесса горения определяется наиболее медленной из перечисленных стадий. Полимеры по своему поведению при горении также, как и при нагревании в средах с различной концентрацией кислорода, подразделяются на две группы деструктирую- щиеся (с разрывом связей основной цепи и образованием низкомолекулярных газообразных и жидких продуктов) и коксующиеся. Образующиеся низкомолекулярные газообразные и жидкие продукты пиролиза могут быть горючими и негорючими. Возгорание горючих газообразных продуктов пиролиза происходит при достижении нижнего концентрационного предела воспламенения. Во многих случаях наблюдается разрушение материала и вынос в газовую фазу твердых частиц с горящей поверхности полимера. Горючесть полимерных материалов, в основном, зависит от соотношения теплоты, выделяемой при сгорании продуктов пиролиза, и теплоты, необходимой для их образования и газификации. Механизм горения газообразных летучих продуктов пиролиза полимерных материалов сложен [142, 143, 306–308, Для снижения горючести полимеров используют 1) замедление реакций в зоне пиролиза снижением скорости газификации полимера и количества образующихся горючих продуктов 2) снижение тепло- и массообмена между пламенем и конденсированной фазой 3) ингибирование радикалоцепных процессов в конденсированной фазе при ее нагреве ив пламени. Практически указанные направления реализуются путем использования химически модифицированных полимеров, в том числе с минимальным содержанием водорода в структуре, термоустойчивых (типа полиариленов и полигетероариленов), путем введения в состав полимерного материала минеральных наполнителей, антипиренов, нанесение огнезащитных покрытий, а также комбинацией этих методов Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Полимерные материалы подразделяются (по одной из классификаций из многих) на негорючие, трудносгораемые и горючие. Критерием отнесения полимерного материала к группе негорючих является его неспособность гореть на воздухе при температуре среды 900–1100 °C [144, Показателями, характеризующими горючесть полимерных материалов, являются, в зависимости от метода определения горючести, температура воспламенения, скорость горения, теплота сгорания, температура поверхности горящего материала и другие. Благодаря высокой воспроизводимости результатов наибольшего внимания заслуживает метод калориметрии и метод кислородного индекса [146, Существует определенный разрыв между требованиями, предъявляемыми к горючести материалов, и требованиями, предъявляемыми к огнестойкости конструкций изделий, изготовляемых из этих материалов. Материал может быть признан негорючим, а изделие из него — неогнестойким из-за резкого снижения эксплуатационных свойств. Огнестойкость конструкций определяют каких способность выдерживать эксплуатационные нагрузки в условиях пожара в течение периода, называемого пределом огнестойкости Огнестойкость материалов, применяемых в конструкции, следует определять как свойство материалов сохранять основные эксплуатационные характеристики при действии огня в течение указанного периода. При оценке огнестойкости полимерного материала, в отличие от его горючести, необходимо знать изменение прочностных, теплофизических и других свойств материала при горении стем, чтобы иметь возможность оценить предел огнестойкости конструкции или изделия. Требования, предъявляемые к огнестойким полимерным материалам, зависят от условий их эксплуатации, от вида и назначения материала. Требования к огнестойкости конструкционных материалов, применяемых, например, в судостроении, определены в международной конвенции по охране человеческой жизни на море [148]. Требования, предъявляемые к огнестойкости полимерных материалов, используемых в авиастроении, аналогичны, а часто и более жестки. Кроме высокого значения кислородного индекса полимерные материалы, применяемые в авиации, должны удовлетворять требованиям по дымообразованию (удельная оптическая плотность дыма, выделяющегося при испытании полимерного материала через 4 мин после начала испытания D 4 , не должна превышать 200 в любом режиме испытания — горения или в режиме тления). Широкое применение полимерных материалов для внутренней отделки интерьеров самолета привело к тому, что жесткий отбор материалов проводится не только сточки зрения горючести, но и способности к выделению дыма и образованию токсичных продуктов в результате горения. Согласно статистическим данным министерства обороны США в 334 авиационных катастрофах (1970–1973 гг.) пожар произошел на 118 самолетах (убыток $80 млн. В связи с этим Международные авиационные организации FAR и FAA ввели более жесткие требования к материалам, применяемым в интерьерах самолетов, по сравнению с ранее действующими нормами FAR-25-15. Предложены новые нормы безопасности, которые регламентируют как характеристики воспламеняемости, таки дымовыделения и токсичности продуктов горения, FST (fire, smoke, toxicity) — свойства [149, 150]. Огнестойкость полимеров и полимерных материалов Требования к огнестойкости материалов Федерального авиационного регистра FAR А (вертикальный образец, загорание через 60 с, FAR 25.836 (12 с, FAR 25.855, а также FAA (Federal Aviation Administration); требования к материалам интерьера требования по токсичности — Airbus Industries Tech Spec NATS 1000.001. 3.1. Классификация полимерных материалов по горючести и огнестойкости Классификация материалов по горючести весьма приближенна, так как воспламенение и горение материалов зависит не только от химической природы полимера и полимерного материала на его основе, но и от температуры источника горения, условий воспламенения, наличия легкосгораемых материалов-соседей, формы и положения образца по отношению к пламени, формы изделия или конструкции и ряда других причин. Согласно принятой в России классификации полимерные материалы делят на сгораемые, трудносгораемые и несгораемые [151]. Из сгораемых материалов выделяют трудновоспламенямые, а из них и трудносгораемых — самозатухающие [152]. Используемая за рубежом классификация материалов по огнестойкости приблизительно соответствует отечественной. Например, полимерные материалы, характеризуемые такими показателями, как огне- и пламесопротивляемость, огне- и пламеустойчи- вость, а также огне- и пламезамедление, близки к полимерным материалам, характеризуемым как трудносгораемые и трудновоспламеняемые. Горючесть полимерного материала характеризуют по ряду показателей, которые можно объединить в четыре группы: кинетические — по скорости горения, скорости распространения пламени и т. д тепловые — по теплоте сгорания, показателям возгораемости и т. д температурные — по температурам воспламенения, самовоспламенения и т. д концентрационные — по содержанию необходимого для горения окислителя • и горючего вещества, по кислородным индексам (КИ). Аппаратурное оформление и методики определения показателей четырех групп, размеры образцов различны. Отнесение материалов к той или иной группе возгораемости связано со скоростью воспламенения, устойчивостью и скоростью горения. Все это обусловлено характером горения полимера и полимерного материала. Рассматривают пять пространственных зон горения [142]: 1) слои, прилегающие к поверхностному слою, в которых протекает пиролиз при незначительной доле процессов окисления) поверхностный слой, подвергающийся термоокислительной деструкции) предпламенная зона, в которой низкомолекулярные продукты, образующиеся в первых двух зонах, смешиваются с нагретым воздухом, разлагаются и окисляются под действием кислорода и активных радикалов, диффундирующих из пламени Огнестойкость полимеров и полимерных материалов) зона пламени, с необходимой концентрацией продуктов разложения, где выделяется основная часть тепловой энергии и наблюдается максимальная температура и световая энергия) зона продуктов сгорания и догорания, где продукты реакции смешиваются с холодным воздухом, выделяющаяся тепловая энергия вместе с энергией из зоны пламени поступает к поврежденным участкам полимерного материала за счет конвекции и излучения. Горение полимерных материалов делят также на четыре временных стадии, относящиеся к нагреву, деструкции, воспламенению и горению) взаимодействие источника горения с материалом, степень и скорость которого зависят от теплопроводности полимерного материала, скрытой теплоты плавления полимера или испарения продуктов его разложения и компонентов полимерного материала, их теплоемкости и от типа источника нагрева) деструкция полимерного материала зависит от температуры и скорости подвода энергии от источника нагрева (горения, суммарной теплоты и условий горения и проходит с образованием жидких, твердых и газообразных продуктов впервой и второй зонах, которые в последних трех зонах образуют горючие и негорючие газы и дым) воспламенение характеризуется температурой воспламенения образовавшихся при деструкции продуктов, температурой отходящих газов, концентрациями горючих газов и окислителя, необходимыми для окисления и горения) горение, развивающееся в том случае, если выделяется избыток тепловой энергии и достаточное ее количество поступает в зону деструкции и пред- пламенную зону и если в зоне горения имеется достаточная концентрация горючих веществ и окислителя. Ряд физических и химических процессов способствует тому, что появляется пятая стадия догорания. Вследствие больших тепловых потерь скорость горения становится малой, и материал охлаждается раньше превращения в газообразные продукты сгорания. Усадка полимерного материала при горении и плавление полимера или компонентов полимерного материала может способствовать (при растрескивании) или препятствовать (приуменьшении объема образца при плавлении компонентов с высокой теплоемкостью) горению. Коксование обычно приводит к затуханию материала. Сложность процесса горения, определяемая большим числом параметров, привела к использованию большого числа методик определения горючести полимеров и полимерных материалов. Современный комплексный подход к проблеме потребовал разработки методов исследования процессов дымообразования при горении полимерных материалов и определения токсичности продуктов горения (FST-свойства). В соответствие с нормами летной годности гражданских самолетов НЛГГС-3 [300] в России в интерьерах самолетов могут применяться материалы с КИ > 30 (самоза- тухающие и выше, с дымообразованием по ГОСТ 24632–81 не выше IV группы, по ГОСТ 12.1.044–89 группа D1, малая дымообразующая способность с токсичностью продуктов горения H CL,50 не более 0,02 кг/м 3 , по ГОСТ 12.1.044–89 группа T1, H CL,50 до 40 мг/г, малоопасная. Международные авиационные организации FAR и FAA ввели Огнестойкость полимеров и полимерных материалов более жесткие требования (FAR а, 25.836, 25.855) к материалам, применяемым в интерьерах самолетов по сравнению с ранее действовавшими нормами FAR-25-15. Предложены новые требования к материалам интерьера по тепловыделению при горении) и требования по токсичности продуктов горения — Airbus Industries Tech Spec NATS 1000.001. Нормы регламентируют характеристики воспламеняемости, дымовыделения и токсичности продуктов горения (свойства, материалов, используемых в авиакосмических конструкциях (Fire test methodology for aerospace materials, NASA-CR-166196, №81-26185, 1980,124 Материалы, используемые в авиакосмических конструкциях и судостроении, должны удовлетворять требованиям. FAR 25.853A (загорание образца через 60 с, А (через 12 с, FAR 25.855; 2. Интерьерные авиационные материалы должны выделять при горении в течение 2 и 5 мин, к концу горения не более 65 кВт·мин/м (толщина образцов 1,6 и 3,2 мм, в соответствии с FAR 25.853 (А, часть 4, приложение F, OSU-test); 3. Требования к допустимым концентрациям продуктов горения через 1,5/4 мин в ppm — parts per million — частей на миллион) после загорания HCN<100/150, СО (<3000/3500), NO+NO 2 (<50/100), О (<50/100); НС, HF (<50/50), образцы мм, d = 1, 2, 4 (Airbus Industries Tech Spec NATS–1000.001); 4. Допустимый предел для плотности дыма после 300 с горения Ds = 100 (MIL- STD-2202); 5. Скорость распространения пламени по ASTM Е — 162 (индекс) — не более 20 по MIL-STD-2202 (Стандартизацией терминологии и методов испытаний, технических условий на материалы и продукцию в области полимеров, ПМ и ПКМ в системе ИСО (ISO — International Standard Organizations) занимается подкомитет № 4 (поведение при горении) комитета ТК61 (Committee: ТС 61 Plastics), который к февралю 2002 г. выпустил стандартов Для оценки огнестойкости материалов используется большое количество стандартов (см. таблицу UL94, ГОСТ 17088–71, 15898–70, ГОСТ 28157–89 (горючесть ГОСТ 12.1.044–89, п (кислородный индекс, п. 4.18 (коэффициент дымообра- зования), п. 4.19 (индекс распространения пламени, п (токсичность продуктов горения ASTM D 2863 (кислородный индекс, КИ, предельный кислородный индекс, ПКИ, limiting oxygen index LOI); ISO 181–189; 4589-1,2,3; 5659-1,2; ISO/TR 5656-3; 10093, 11907-1,2,3,4; ГОСТ 24632–81 (огнестойкость и дымовыделение); ASTM D 22-29, MIL-M 14 (токсичность продуктов горения ГОСТ Р 51032-97 (ИСО/ПМС 9239.2, распространение пламени ГОСТ 30244-94 (горючесть ГОСТ 30402–96 (ИСО 5657–86, воспламеняемость). В России предприятия-изготовители изделий из полимерных материалов (например, стеклопластиков, используемых в строительстве, в конструкциях подвижного состава метрополитенов и железных дорог) сертифицируют свою продукцию на соответствие требованиям норм пожарной безопасности (отраслевые нормы НПБ- 109, НПБ-244; ведомственные нормы ВНПБ-03), в соответствии с которыми производится отбор образцов и их испытания в специализированных испытательных центрах [310]. Огнестойкость полимеров и полимерных материалов |