Тепло, термо и огнестойкость полимерных материалов

• Название: Тепло, термо и огнестойкость полимерных материалов
• Дата: 15.12.2022
• Размер: 4.94 Mb.
• Имя файла: mikhaylin_yu_a_teplo_termo_i_ognestoykost_polimernykh_materi.pdf
• Тип: Книга; #847459
• страница: 21 из 41

Стандартный материал
КИ, %об.
Вариант зажигания А
Вариант зажигания Б
Полипропилен
18,3–19,0 17,7–18,2
ПММА (3 мм 17,2–18,0
ПММА (10 мм 17,5–18,5
Фенолальдегидный пенопласт (10,5)
39,1–40,7 39,6–40,9
ПВХ-пленка (0,02 мм)
—
22,4–23,6
В зависимости от значения КИ материалы классифицируют

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов. Индекс распространения пламени, I (п. Индекс распространения пламени — условный безразмерный показатель, характеризующий способность материала образца воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло.
Для определения индекса I используют установку (рис. 3.14) с радиационной панелью, которая обеспечивает плотность теплового потока 32±3 кВт/м
2
(плотность потока контролируют датчиками, устанавливаемыми в контрольных точках) и тепловой коэффициент установки
β, который характеризует количество тепла, подводимого к поверхности образца в единицу времени, необходимого для повышения температуры дымовых газов на 1 С. Для определения β устанавливают щелевую калибровочную газовую горелку, включают запальную газовую горелку (расстояние до образца 8±1 мм) и регистрируют через 15 мин горения температуру t
0
в вытяжном зонте. Зажигают щелевую калибровочную горелку (подача газа 0,03 л/с), через 10 мин горения регистрируют температуру t
1
в вытяжном зонте = qQ/(t
1
– где q — удельная теплота сгорания газа, кДж/л; Q — расход газа запальной горелки, л/с.
Для испытания используют 5 образцов 320
×140×20 мм. Проверка установки проводится с помощью стандартного образца с I = 18,4±1,5. Испытание длится до момента прекращения распространения пламени по поверхности образца при зажженной запальной горелке. В процессе испытания определяют
τ
0
, с — время от начала испытания до момента прохождения фронтом пламени нулевой отметки
τ
i
, с — время прохождения фронтом пламени 1, 2 ... 9 участков поверхности образца l, мм — расстояние, на которое распространился фронт пламени t
max
, С — максимальная Рис. 3.14. Установка для определения индекса распространения пламени 1 — стойка 2 — электрическая радиационная панель 3 — рамка держателя образца 4 — вытяжной зонт 5 — запальная горелка

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов температура дымовых газов ах, с — время от начала испытания до достижения максимальной температуры = [0,0115
β/τ
0
· (t
max
– t
0
)·(
τ
max
–
τ
0
)·(l + 0,2l
Σ где 0,0115 — размерный коэффициент 0,2 — размерный коэффициент, с/мм.
Значения индекса распространения пламени используют для классификации материалов I = 0, пламя не распространяется по поверхности I = 0–20, медленное распространение I > 20, быстрое распространение. Метод экспериментального определения коэффициента дымообразования, D
m
, твердых веществ и материалов (п. Коэффициент дымообразования — показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) материалов.
Испытания проводят в дымовых камерах объемом 3
×10×3 мс электронагревательной панелью (120
×120 мм) (рис. Рис. 3.15. Установка для определения коэффициента дымообразования: 1 — камера сгорания
2 — держатель образца 3 — окно из кварцевого стекла 4, 7 — клапаны продувки 5 — приемник света (фотометрическая система 6 — камера измерений (800
×800×800 мм 8 — кварцевое стекло
9 — источник света (гелий-неоновый лазер, 2–5 мВт 10 — предохранительная мембрана 11 — вентилятор 12 — козырек 13 — запальная горелка 14 — вкладыш 15 — электронагревательная панель 800 800

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Для испытания используют 10–15 образцов 40
×40×10 мм. Калибровку установки проводят, используя стандартные образцы, которые обеспечивают D
m
= 360 ± 20 мкг режим тления, D
m
= 120±8 мкг (режим горения) при использовании газовой горелки (длина пламени 10–15 мм. Включают электропитание (плотность теплового потока на образец 35 кВт/м
2
), источники приемник света. Устанавливают начальное значение светопропускания, соответствующее верхнему пределу измерений регистрирующего прибора (принимается за 100%) и помещают в камеру образец. Испытание прекращают при достижении минимального значения светопропускания. Коэффициент дымообразования D
m вычисляют по формуле = V/Lm · ln(T
0
/T
min
), м
2
/кг,
где V — объем дымовой камеры, м L — длина пути луча света в задымленной среде, м m — масса образца, кг То, T
min
— соответственно значения начального и конечного светопропускания, Значения D
m используют для классификации материалов < 50 мкг — малая дымообразующая способность = 50–500 мкг — умеренная дымообразующая способность;
Dм > 500 мкг — высокая дымообразующая способность. Метод экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения полимерных материалов, С (п. Показатель токсичности продуктов горения H
CL50
— отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.
Сущность метода определения показателя токсичности заключается в сжигании исследуемого материала в камере сгорания при заданной плотности теплового потока и выявлении зависимости летального эффекта газообразных продуктов горения от массы материала, отнесенной к единице объема экспозиционной камеры.
Установка (рис. 3.16) включает камеру сгорания, экспозиционную камеру, газоанализаторы оксида углерода (ГИАМ-5М с диапазоном измерений от 0 до 1%), диоксида углерода (ГИАМ-5М с диапазоном измерений от 0 до 5%), кислорода (МН, диапазон измерений от 0 до При калибровке установки по величине плотности теплового потока определяют температуру испытания исп, выход СО при термоокислении образца 2,5 г целлюлозы при 450
°C, 23 кВт/м
2
, 200±20 мг/г, концентрацию СО в экспозиционной камере.
Используют не менее 10 образцов 40
×40×10 мм. Режим пламенного горения обеспечивается при 750
°C и 65 кВт/м
2
. По истечении времени экспозиции регистрируют число погибших и выживших животных. В зависимости от состава материала при анализе продуктов горения определяют количественный выход СО, СО, HCN, NO
2
,
N
2
O
5
, альдегидов и т. д. Для оценки вклада СО в токсический эффект измеряют содержание карбоксигемоглобина в крови подопытных животных.
Показатель токсичности продуктов горения вычисляют по формуле = CL
50
CO/gCO, мг/м
3

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Рис. 3.16. Установка для определения показателя токсичности 1 — камера сгорания 2 — держатель образца 3 — электронагревательный излучатель 4 — заслонки 5, 18 — переходные рукава
6 — стационарная секция экспозиционной камеры 7 — дверца предкамеры; 8 — подвижная секция экспозиционной камеры 9, 15 — штуцеры 10 — термометр 11 — клетка для подопытных животных
12 — предкамера; 13 — предохранительная мембрана 14 — вентилятор 16 — резиновая прокладка
17 — клапан продувки где CL
50
CO — средняя летальная концентрация СО, мг/м
3
;
CL
50
= 4502 + где
τ — время экспозиции, мин g CO — уровень выделения СО при сгорании эталонных материалов (классификация 360 мг/г — чрезвычайно опасные, 120–360 мг/г — высокоопасные, 40–120 мг/г — умеренно опасные, < 40 мг/г — малоопасные).
При содержании карбоксигемоглобина в крови подопытных животных 50% ибо- лее считают, что токсический эффект продуктов горения обусловлен действием СО.
По значению показателя токсичности продуктов горения проводят классификацию материалов:
Класс опасности > гм, при времени экспозиции, мин.
5
15
30
60
Чрезвычайно опасные до до до до 10
Высокоопасные
25–70 17–50 13–40 Умеренно опасные 50–150 40–120 30–90
Малоопасные
> 210
> 150
> 120
>90
16
17
18
1
2
3
15
14
13
12
11
10
9
8
7 6
5
4
200 100 1000...1300

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов. Строение полимера и его огнестойкость
Горение представляет собой сложный процесс, включающий пиролиз, термическую и термоокислительную деструкцию, другие процессы. Для прогнозирования огнестойкости полимеров и полимерных материалов, для разработки принципов придания им огнестойкости целесообразно связать их тепло, термо-, термоокис- лительную устойчивость с горючестью и огнестойкостью. Установление подобной связи является весьма трудной задачей ив настоящее время преобладает эмпирический подход к решению проблемы огнестойкости. Горение полимеров зависит от кинетических параметров химических процессов, протекающих при горении, от коэффициента диффузии горючих летучих веществ из материала в газовую фазу, в которой и развивается горение, от теплопроводности материала. В большинстве исследований гетерогенного горения полимеров и полимерных материалов указывается на существенную роль диффузии. На горючесть полимерных материалов оказывают влияние сгораемые компоненты — наполнители, технологические и эксплуатационные добавки.
Горение полимеров начинается эндотермической стадией деструкции с образованием остатка и горючих газов, затем происходит экзотермическое сгорание этих продуктов. Выделяющееся тепло частично рассеивается (уносится, а в основном расходуется на термическую деструкцию новой порции полимерного материала. Пониженная горючесть полимера часто обусловлена обильным выделением негорючих летучих продуктов в газовую фазу или ускоренным протеканием процессов образования твердых конденсированных продуктов (кокса и других).
Между термическим разложением и горением, термостойкостью и огнестойкостью существует определенная связь. Связь между термостойкостью и огнестойкостью нелинейна, так как горючесть определяется не только природой полимера и полимерного материала, но и составом образующегося газа, наличием негорючих продуктов в газовой фазе. Такс увеличением содержания галогена в полимере его термостойкость снижается из-за легкости разрушения связей С, а горючесть снижается из-за уменьшения концентрации горючих летучих продуктов в газовой фазе.
Теоретически температуры воспламенения полимеров должны приближаться к температурам начала их термического разложения или находиться в интервале между температурой начала разложения и полураспада. Температура самовоспламенения должна находиться в области температур самовоспламенения летучих продуктов термической или термоокислительной деструкции. Для большинства полимеров нет корреляции между температурами самовоспламенения полимера и продуктов его термоокислительной деструкции. Воспламенение полимеров начинается с интенсивного термического разложения, а самовоспламенение обусловлено процессами термической деструкции полимеров и термоокислительной деструкции продуктов термического разложения и поверхностного слоя полимера, поскольку при высоких температурах, особенно на первых стадиях горения, не происходит диффузии окислителей вглубь материала. Обычно поток частично разрушенных, пиролизованных частиц из внутренних слоев материала к поверхности превышает поток активных частиц из пламени и окислителя к неразрушенным слоям полимера

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Взаимосвязь термоустойчивости (термической и термоокислительной) и огнестойкости полимеров является хотя и очевидной, но весьма сложной. Использование значений энергий связей в полимере для сопоставления его термической и термо- окислительной устойчивости и огнестойкости не позволяет четко прогнозировать горючесть полимера. Пользуясь значениями средних энергий связей, можно дать лишь приближенный прогноз огнестойкости полимера (табл. При наличии в полимерах связей СО, ОН, РО, О, C=N, Si–O, B=N, P=N, особенно сомкнутых в устойчивые циклы, горючесть полимеров снижается. Например, при замене водорода в полиэтилене на группы ОН (энергия связей ОН равна
423–461 кДж/моль) ПКИ увеличивается с 17,4 до 22,5, поливиниловый спирт относят к трудновоспламеняемым полимерам, а полиэтиленоксид, имеющий тоже количество водорода и кислорода — к легковоспламеняемым (ПКИ 15,0, энергия связи СО составляет кДж/моль). В ароматических циклах энергия связи С
ар
–Н равна
423 кДж/моль, С
ар
–О — 487 кДж/моль. ПКИ полифениленоксида возрастает до Если макромолекулы содержат имидные, бензимидазольные, бензоксазольные циклы, то ПКИ полимеров достигает 32 и более. Однако только термически устойчивыми звеньями в составе полимера нельзя достигнуть негорючести.
С повышением концентрации связей C–F в макромолекуле (энергия связи равна
435–487 кДж/моль) значение ПКИ в полифторолефинах возрастает с 22,5 (поливи- нилфторид) до 43,7 (поливинилиденфторид) и до 95,0 (политетрафторэтилен, те. полифторолефины более огнестойки, чем полигетероциклические.
В тоже время известно [177], что, несмотря на меньшую прочность связей С–Вг и С–Сl, по сравнению с прочностью связи C–F присутствие брома в полимере более эффективно содействует уменьшению горючести, чем такое же количество хлора или фтора. Это же относится и к полимерам, содержащим связи РОС, Р–С. Пониженная горючесть полимеров со связями C–Br, С–Сl, РОС обусловлена процессами, ингибирующими в поверхностной и предпламенной зонах воспламенение и развитие горения из-за выделения большого объема негорючих газообразных продуктов. Выделение большого объема газа в предпламенную зону в чем-то аналогично эффекту вдувания в пограничный слой продуктов разложения полимерных материалов в процессе абляции. Благодаря эффекту вдувания при определенных тепловых потоках сублимирующиеся органопласты являются более эффективными теплозащитными материалами, чем полимерные материалы, содержащие плавящиеся и коксующиеся компоненты. Сложность прогнозирования огнестойкости полимеров по значениям энергии связей в них заключается также в том, что эти значения не являются постоянными, а зависят от влияния соседних связей, строения цепей, типа обрамляющих групп, физической и химической структуры полимера. Между значениями энергии связи (см. табл. 3.4), теплотами сгорания (табл. 3.5), теплотами образования связей существует зависимость. Теплоты сгорания, кислородные индексы и показатели возгораемости взаимосвязаны, в некоторых случаях возможно симбатное изменение удельных теплот сгорания и значений кислородных индексов. Но это применимо лишь к трудносгораемым полимерам, для которых кислородный индекс более 40 и коксовое число более 20. Для большинства остальных полимеров удельные теплоты сгорания выше 21кДж/кг и по их значениям отличить сгораемые полимеры от

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов трудносгораемых (трудновоспламеняемых) практически невозможно. При оценке горючести полимера информацию можно получить, анализируя значения удельных теплот сгорания и энергоемкостей связей q [142]:
q =
ΔH
сг
/l,
где
ΔН
сг
— теплота сгорания полимера, l — число связей в полимере.
С точки зрения влияния химического состава полимера на его горючесть особый интерес представляет содержание в нем водорода. Состав и строение исходного полимера определяет также соотношение между газообразными и конденсированными продуктами термической и термоокислительной деструкции и пиролиза.
Таблица 3.4. Энергия диссоциации некоторых связей [175]
Связь
Энергия диссоциации, ккал/моль
C–N
49–60
С–С
59–70
С–О
70–75
N–H
84–97
С–Н
87–94
О–Н
101–110
С=С
100–125
С=О
142–166
С–Вr
54
С–Сl
67
Таблица 3.5. Теплота сгорания химических связей Химическая связь
Выделяющееся тепло, кал
С–С
203 200
С=С
121 800
С
≡С
52 900
С–Н
52 СО 000
С=О
0
Легколетучие продукты деструкции отличаются большой химической активностью. Максимальные скорости горения водорода, углеводородов (метан, пропан, бензол) и угольной пыли в смеси с воздухом достигают соответственно 0,2; 0,04–0,06;
0,01 г/см
2
, что приводит к неравномерному их сгоранию (выгоранию. Из-за сравнительно низкой скорости сгорания углерода (угольной пыли) образуется дыми углеродистый остаток. Если связать способность полимера к горению со скоростью и количеством выделяющегося в зоне пламени тепла, то горючесть полимера увеличится с увеличением выхода активных летучих продуктов (водорода, метана, и т. д) деструкции и уменьшится при коксовании. Установлена определенная корреляция между содержанием водорода в полимере и его пределом горения С
гр сверху или снизу

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов (для полимеров, не содержащих группы атомов, при деструкции которых выделяется тепло. Но из-за сложности процесса горения значительное повышение предела горения характерно для полимеров, в которых водорода содержится менее С этой точки зрения понятна высокая огнестойкость неорганических и элементоорганических полимеров. Максимальное или полное удаление атомов водорода является одним из основных направлений в синтезе новых термо- и огнестойких органических полимеров и эластомеров.
При горении полимеров в поверхностной зоне проходит термоокислительная деструкция. При температурах ниже 250
°C начальными продуктами окисления преимущественно являются гидроперекиси и перекиси, выше 400
°C преобладают цепные реакции с участием радикалов RO
° и НО и образование радикалов идет как на первых стадиях термоокислительной деструкции, таки на последующих стадиях, когда образовавшиеся продукты реагируют между собой и фронт реакции окисления продвигается вглубь материала, который частично уже подвергся термической деструкции. Знание процессов термической и термоокислительной деструкции и пиролиза во многом способствует прогнозированию огнестойкости полимеров. Весьма редко при термической и термоокислительной деструкции проходят одни и те же процессы. Состав образующихся продуктов изменяется, температуры начала окисления полимеров значительно ниже температур начала термодеструкции. Вследствие экзотермичности процессов окисления как поверхностные, таки внутренние слои нагреваются быстрее до более высоких температур. Так, полиэтилен на воздухе разлагается на 30–40% уже при 150
°C (50% при
400
°C в вакууме. Если при температуре 500 °C в вакууме коксовый остаток поли- пиромеллитимида равен 75%, то достаточно 1% кислорода, чтобы полимер при этой температуре разложился полностью. Если судить по интенсивности пиков окисления на кривых ДТА для полиамидов, ароматических полиамидов и некоторых других гетероцепных полимеров при температурах выше 350
°C они окисляются столь же быстро, как и полиэтилен выше 150
°C [191].
Термоокислительная деструкция отвержденных фенольных смол идет интенсивно за пределами 250–315
°C; а выше 550 °C полимер сгорает [108]. Однако пиролиз при незначительной доле процессов окисления в слоях, прилегающих к поверхностному слою, способствует стабилизации продуктов пиролиза полимера (при высокой скорости самостабилизации, определяемой структурой полимера) и образованию кокса органические полимеры) иди минерализованных остатков (окислов для полиорга- носилоксанов). Коксование резко повышает огнестойкость полимера, в то время как полимеры, неспособные к самостабилизации, быстро сгорают. Однако горючесть и таких полимеров зависит оттого, на какой стадии выделяются в предпламенную зону негорючие продукты деструкции. Испарение их уже на первой стадии горения позволяет уменьшить вероятность воспламенения и нередко даже снизить скорость последующего горения.
Протекание этих процессов в некоторой степени зависит оттого, какие группы окружают атом, являющийся источником выделения негорючих газообразных веществ. Применительно к влиянию заместителей у атома фосфора установлено, например, что при замене групп Она, горючесть снижается. Такого же эффекта

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов достигают, уменьшая длину алкильной цепи у атома фосфора, заменяя алкильную группу ароматическими или гетероциклическими группировками Наличие в полимерах таких гетероатомов как фосфор, бор, барий, кальций способствует увеличению выхода остатка после пиролиза благодаря образованию на поверхности полимера защитных пленок, устойчивых к окислению В процессе деструкции и горения изменяется состав полимера, изменяются и условия диффузии и теплопередачи. На второй стадии горения увеличивается число и размер микропор и микротрещин на поверхности материала, что может привести к снижению его теплопроводности. При этом внутренние слои материала будут прогреваться медленнее, если не происходят процессы с большим экзотермическим эффектом. При наличии микропор эти процессы возможны и полимер подвержен горению, если не нарушается скорость диффузии продуктов распада в зону пламени. Диффузионные процессы при горении играют важнейшую роль наряду с химическими [163]. Существенное влияние на диффузионные процессы оказывает физическая структура полимера (плотность, кристалличность, анизотропность, газопроницаемость и т. д, которая обусловлена химическим строением и составом полимера, способом его получения.
На огнестойкость полимеров влияют такие теплофизические свойства, как теплопроводность и теплоемкость, которые возрастают с увеличением температуры. При пиролизе и термоокислительной деструкции теплопроводность коксов приближается к теплопроводности графита, а минерализованных остатков — к теплопроводности кварца, что увеличивает скорость прогрева и интенсифицирует горение. При повышении теплоемкости уменьшается способность к горению, но этот процесс может ускорить плавление, способствовать деструкции с выделением горючих газообразных веществ.
Для установления зависимости горючести полимеров от их химического строения и физического состава необходимы комплексные исследования, которых пока недостаточно. В значительной мере повышения огнестойкости полимеров можно добиться, используя принципы повышения устойчивости их к термоокислительной деструкции. Способы придания огнестойкости полимерами полимерным материалам
Существует несколько способов придания огнестойкости полимерами полимерным материалам. Синтез огнестойких полимеров является сложной задачей из-за отсутствия четких принципов их создания, зависимости строения полимера и его огнестойкости. Основными направлениями являются следующие) получение неорганических или элементоорганических полимеров, огнестойкость которых выше, чем огнестойкость органических) получение огнестойких органических полимеров полимераналогичными превращениями за счет проведения галогенирования, фосфорирования и других

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов процессов, карбонизации, графитизации и т. д, в результате чего вцепи полимеров вводятся фрагменты, способствующие снижению горючести) получение полимеров из мономеров, содержащих антипирующие группы атомов.
Второй и третий способы получили развитие после накопления данных о влиянии антипиренов на огнестойкость полимерных материалов, получаемых из обычных органических полимеров. Второй способ осуществляют химически (полимеранало- гичные превращения) или технологически (химически активные антипирирующие добавки являются компонентами полимерного материала и изменяют состав и структуру полимера, часто и других компонентов в процессе переработки полимерного материала в изделия) получение полимеров с минимальным содержанием водорода или вовсе без водорода.
Огнестойкие полимерные материалы получают из огнестойких или обычных (выпускаемых промышленностью в большом объеме) полимеров. Основными способами придания огнестойкости полимерным материалам являются следующие) использование огнестойких полимеров) введение антипиренов (особенно наноразмерных, инертных и химически активных антипирирующих модификаторов) в процессе получения полимерного материала) введение наполнителей, в том числе выполняющих роль инертных антипиренов, особенно наноразмерных;
4) огневая защита полимеров, полимерных материалов и изделий из полимерных материалов (огнезащитные, в том числе вспучивающиеся покрытия).
Последние три направления являются основными в получении огнестойких полимерных материалов и существенно преобладают над целенаправленным использованием огнестойких полимеров для получения полимерных материалов. Применение того или иного способа придания огнестойкости зависит отряда требований, прежде всего определяющих изменение технологических и эксплуатационных свойств. Так, в одинаковой степени можно снизить горючесть полиэтилена его хлорированием, введением антипиренов и антипирирующих составов. Хотя первый способ более эффективен, из-за снижения электрической прочности хлорированного полиэтилена целесообразнее введение антипиренов. Для придания огнестойкости полимерным материалам часто используют несколько способов. Введение антипиренов и антипирирующих модификаторов
Наиболее распространенным способом придания полимерным материалам огнестойкости является введение антипиренов в процессе изготовления полимерных материалов и изделий из них. Антипирены, ингибиторы горения, ретарданты — вещества, снижающие горючесть полимерных материалов, делятся на инертные, аддитивные механически совмещаются с полимерами с образованием однородной физической смеси) и химически активные (реактивные. При изготовлении полимерного материала образуется новый полимер, отличный от исходного по составу и химической

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов природе [142, 143, 195, 205]. Поскольку при введении в полимер химически активных антипиренов происходит его химическая модификация, правильнее относить химически активные антипирены к антипирирующим модификаторам. К ним же относятся мономеры, содержащие антипирирующие группы атомов, используемые для синтеза огнестойких полимеров [142, 143, Так как процесс горения многостадиен (нагревание, деструкция, пиролиз, воспламенение, горение, вопрос об управлении им сводится к управлению скоростями реакций хотя бы одной из этих стадий. Горение прекращается, когда на одной из стадий прекращается подвод энергии или горючего. Антипирены снижают горючесть ингибированием реакции горения, уменьшают долю возвращенной теплоты горения, способствуют образованию менее горючих продуктов пиролиза, повышают температуру воспламенения летучих продуктов, катализируют процессы коксообразования, снижают скорость диффузии горючих продуктов пиролиза к фронту пламени, образуют защитные покрытия. Действие антипиренов селективно на разных стадиях ив различных зонах горения [143, 196–198, По механизму действия антипирены подразделяются натри группы) антипирены, разлагающиеся с выделением негорючих газов (замедление горения обусловлено снижением температуры полимерного материала и разбавлением горючих продуктов пиролиза негорючими) антипирены, ингибирующие радикалоцепные процессы в газовой фазе) антипирены, образующие защитные пленки и катализирующие процесс образования пиролизованных продуктов (кокса).
К антипиренам первой группы относятся гидроокись алюминия, соединения бора (бура, борат цинка, силикаты, карбонаты (углекислый кадмий) [198, 205]. Они разлагаются с выделением воды, углекислого газа, которые охлаждают и разбавляют пламя. Борат цинка разлагается на хлорид цинка, борную кислоту, оксихлорид цинка. Особенно эффективна в присутствии галогеносодержащих соединений окись сурьмы.
Ко второй группе относят галогеносодержащие антипирены, которые ингибируют горение в поверхностной и предпламенной зонах или служат источником негорючих летучих продуктов разбавителей горючей смеси (в средах с высоким содержанием горючего и кислорода. Галогеноводороды, галогены, реже более сложные соединения, образующиеся из них при сравнительно низких температурах, взаимодействуют с активными радикалами HO
°, H°, О, RO°, что приводит к снижению скорости горения, вплоть до угасания пламени. Определяющей стадией в этом процессе является диссоциация галогенида. Энергия диссоциации бромидов значительно ниже, чем хлоридов, поэтому бромсодержащие антипирены в 1,5–3 раза эффективнее хлорсодержащих (в полиэфирных связующих бромалифатические в 1,5 раза эффективнее ароматических) [108]. В качестве галогенсодержащих антипиренов (аддитивного типа) используют хлорпарафины, хлорированные полиолефины, поливинилбромид, поливинилхлорид, бромистый и хлористый алюминий, бромированные циклодекан и циклодекатриен, тетрабромэтан, тетрабромбутан, пентабромдифенилоксид, гекса- бромциклогексан, гексабромциклопентадиен, тетрабромциклододекан, хлорнафта- лин, хлордифенил, хлорированный дифенилбензол. трибромтрихлорциклогексан,

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов дибромтетрахлорэтан, пентаброммонохлорциклогексан, те. соединения, содержащие водной молекуле атомы брома и хлора или смеси бром- и хлорсодержащих веществ. В качестве антипирирующих модификаторов (реактивного типа) используют по- либромированные и полихлорированные фталевую и тетрагидрофталевые кислоты, хлорэндиковую кислоту и ее ангидрид, ангидрид дихлорянтарной кислоты, пентабромфенокси-2,3-пропандол и др. [142, 143, 195, 200, 208] в качестве мономеров и отвердителей (например, эпоксидных смол) для синтеза огнестойких полимеров.
К третьей группе относят фосфорсодержащие антипирены, которые эффективны в зоне пиролиза полимерного материала при его горении, предотвращают разогрев до высоких температур, вызывая дегидратацию.
Обуглившаяся после разложения поверхность полимерного материала может продолжать тлеть в результате выделения тепла экзотермической реакции окисления углерода, что приводит к дальнейшему разложению и горению нижележащих слоев материала.
С + О СО + 26,4 ккал/моль.
Фосфорсодержащие антипирены являются единственными веществами, способными предотвратить тление (горение твердой фазы) материалов после прекращения горения и уменьшить возможность вторичного их возгорания, так как карбонизован- ный слой, содержащий фосфор, стоек к длительному нагреванию.
В процессе горения полимерных материалов фосфорсодержащие антипирены переходят в устойчивое состояние окислов и кислот. Процесс сопровождается значительным эндотермическим эффектом. Так, красный фосфор (антипирен в пенопо- лиуретанах) при повышении температуры переходит последовательно в фосфорную, метафосфорную, полимерную фосфорную кислоты [201, Образовавшиеся кислородсодержащие неорганические соединения фосфора либо защищают нижележащие слои, либо регулируют их окисление, снижая экзо- термичность реакций. В присутствии фосфорсодержащих соединений происходит увеличение выхода карбонизованного остатка. Фосфоросодержащими антипиренами аддитивного типа) являются эфиры фосфорной кислоты (крезилдифенилфосфат, трифенилфосфат, трибутилфосфат), соли фосфорной кислоты, красный фосфор, соли фосфония, фосфиноксиды, фосфинсульфиды [142, 143, 200, 205, 207, 208]. В качестве антипирирующих модификаторов (реактивного типа) используют продукты взаимодействия лактонов с циклическими фосфатами, триэфирбензола Ас фосфорной кислотой, дихлорангидрид винилфосфиновой кислоты, тример (гексахлорцикло- трифосфазен) и тетрамер фосфонитрихлорида, фосполиол оксипропилированный
(ФПП, содержание фосфора — 12%), фосполиол оксиэтилированный (ФПЭ, содержание фосфора — 13,63%).

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Они используются как антипирирующие модификаторы (ФПЭ, ФПП) в процессе изготовления полимерного материала или как мономеры (тетраметилолфос- фонийхлорид, триметилолфосфиноксид и т. д) для синтеза огнестойких полимеров
[206, Применяя эфиры фосфорных кислот, содержащие галоид, можно еще в большей степени уменьшить горючесть полимеров трихлорэтилфосфат, диалкилмоно- хлорметилфосфинаты, этилен-бис-(р-хлорэтил), фосфит, алкиларилбромфосфаты и т. д. [142, 143, 175, 203]. Фосфоросодержащие антипирены враз эффективнее галоидосодержащих [204]. Полиэфирные и эпоксидные связующие в их присутствии становятся самозатухающими или трудносгораемыми после введения 20–30 масс. галоидсодержашего антипирена, что существенно ухудшает механические свойства полимерных материалов, а негорючими их делает только введение фосфорсодержащих антипиренов.
К третьей группе антипиренов относят также борсодержащие соединения окись бора, борная кислота, бораты цинка и бария и содержащие водной молекуле фосфор и азот антипирены.
На практике используют антипирирующие составы, включающие антипирен, синергист, стабилизатор антипирена и другие добавки.
Синергисты не являются антипиренами, но усиливают их эффективность. Широко известен синергизм соединений, содержащих галоген и сурьму, галоген и серу, галоген и фосфор, фосфор и азот.
При отсутствии галогена в полимерном материале трехокись сурьмы вообще не замедляет горение. Синергизм при совместном действии трехокиси сурьмы О, вводимой на стадии изготовления полимерного материала в количестве 1–5 масс. в зависимости от типа полимера, строения галогенсодержащего антипирена или антипирирующей группы атомов) сводится к реакции взаимодействия Ос га- логенсодержащими группами атомов с образованием хлорокиси SbOCl и треххлористой сурьмы SbCl
3
. В процессе пиролиза полимеров SbOCl и SbCl
3
способствуют карбонизации, а в газовой фазе ингибированию процесса горения. Эффективность синергизма обычно убывает в ряду SeO
2
→ Sb
2
O
3
→ SnO
2
→ ZnO → о (в такой же последовательности возрастает энергия связей металл-кислород и металл-галоген), нов случае, например, полистирола SnО
2
(H
2
О)
x
более эффективен, чем О. Применением сульфенамидов (N-трет-бутил- и N-изопропил-бис (2-бензтиазол-сульфен амидов) или органических дисульфидов (бензотиазолсульфид и др) в количестве
0,5–3 масс. можно снизить горючесть полимера и уменьшить количество вводимого галогена [143].
Синергическое действие фосфора и галогенов объясняют катализируемым влиянием фосфора и более интенсивным коксообразованием. Кроме того, образующиеся

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов при пиролизе полимера трибромид, пентабромид, оксибромид фосфора имеют более низкую летучесть, чем НВг, благодаря чему их влияние в зоне горения возрастает пропорционально времени нахождения в пламени. Высокоэффективными синергистами (в присутствии галоидсодержащих антипиренов) являются фосфиновая кислота, галогениды фосфония, трифенил-три-(2-цианэтил)фосфин. Синергизм антипиренов проявляется в увеличении скорости диффузии и концентрации частиц в поверхностной или предпламенной зоне, в ускорении карбонизации и коксования при малом содержании антипиренов.
Синергисты вводятся как при изготовлении полимерных материалов, таки при синтезе полимеров. Антипирирующие составы являются многокомпонентными и содержат кроме антипиренов и синергистов активаторы антипиренов, например, перекиси, которые генерируют свободные радикалы и активируют бромсодержащие антипирены, метабораты цинка и бария (активируют Sb
2
O
5
и галоидсодержащие антипирены, которые позволяют снизить дозировку антипиренов, стабилизаторы фосфорсодержащие соединения и др, которые препятствуют разложению антипиренов при умеренных температурах.
Реакционноспособные антипирены более эффективны, так как в условиях эксплуатации не наблюдается их миграция к поверхности материала, но также как и при использовании инертных антипиренов часто приводит к существенному изменению технологических и эксплуатационных свойств полимерных материалов. Эфиры фосфорных кислот, хлорированные парафины являются пластификаторами (первые также тепло- и светостабилизаторами). Трехокись сурьмы окрашивает полимерные материалы и делает их непрозрачными, поэтому используют органические производные сурьмы (трифенилсурьма, акрилаты, кротонаты, триарильные производные сурьмяных солей винной кислоты и этилендиамина, сурьмяные соли полиоксикар- боновых кислот. Поскольку Sb
2
O обладает высокой токсичностью, ее все чаще заменяют на нетоксичный борат цинка О. Фосфорсодержащие полиолы в фенольных связующих повышают температуру и длительность отверждения, резко снижают физико-механические свойства резитов. Хотя введение аддитивных или реже реактивных антипиренов на стадии изготовления полимерного материала является в настоящее время основным способом повышения огнестойкости полимерных материалов, наиболее перспективно использование огнестойких полимеров.
Горючесть полимеров (табл. 3.6) обусловлена высоким содержанием углерода и водорода, из которого состоят их макромолекулы. При нагревании выше температуры деструкции макромолекулы легко распадаются на низкомолекулярные насыщенные и ненасыщенные углеводороды, которые подвергаются экзотермическим реакциям окисления. Природа большинства полимерных материалов такова, что их невозможно сделать полностью огнестойкими. Можно лишь снизить их способность к возгоранию и поддержанию горения. Для этой цели применяются добавки, затрудняющие воспламенение и снижающие скорость распространения пламени — антипирены (Flame Retardants). Действие антипиренов основано на изоляции одного из источников пламени — тепла, горючего или кислорода. Для защиты изделий из полимеров обычно используются комбинации антипиренов разного типа действия, обладающие синергическим эффектом. Самыми опасными при пожаре являются дым

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов и токсичные продукты горения, поэтому в последнее время разработки в области антипиренов направлены именно на предотвращение образования дыма и токсичных газов. Антипирены делятся на 3 большие группы:
вещества, химически взаимодействующие с полимером интумесцентные компоненты вещества, механически смешиваемые с полимером Антипирены первой группы применяются в основном для реактопластов (эпоксидных, ненасыщенных полиэфирных и других смол. В полиэфирных смолах используется дибромнеопентил гликоль (DBNPG), а для эпоксидных смол лучшей системой признаны органические соединения фосфора. Эти соединения встраиваются в химическую сетку реактопластов без ухудшения физико-механических свойств изделий. Антипирены второй группы останавливают горение полимера на ранней стадии, те. на стадии его термического распада, сопровождающегося выделением горючих газообразных продуктов. Интумесцентный процесс заключается в комбинации коксообразования и вспенивания поверхности горячего полимера. Образующийся вспененный ячеистый коксовый слой, плотность которого уменьшается с ростом температуры, предохраняет горящий материал от воздействия теплового потока или пламени. Антипирены третьей группы применяются для термопластов, реактопластов и эластомеров. Чаще всего используют галогенсодержащие, фосфорсодержащие антипирены и гидроксиды металлов. Эффективность галогенсодержащих антипиренов возрастает в ряду F < Cl < Br < I. Чаще всего в качестве антипиренов применяются хлор- и бромсодержащие соединения, так как они обеспечивают наилучшее соотношение цена/качество. Номенклатура и объем использования бромсодержащих антипиренов больше, чем хлорсодержащих. Бромсодержащие антипирены намного более эффективны, чем хлорсодержащие, так как продукты их горения менее летучи. Кроме того, хлорсодержащие антипирены выделяют хлор в широком интервале температур, поэтому содержание его в газовой фазе низкое, а бромсодержащие антипирены разлагаются в узком интервале температур, обеспечивая оптимальную концентрацию брома в газовой фазе. Соединения фтора и йода не применяются в качестве антипиренов, так как соединения фтора малоэффективны, а соединения йода обладают низкой термостабильностью при переработке. Применение хлорсодержащих антипиренов ограничено из-за их токсичности. При сжигании бромсодержащих антипиренов не выделяется токсичных соединений (диоксинов и фуранов). Безопасность соединений брома подтверждена такими организациями, как Агентство защиты окружающей среды США, ООН, Всемирная организация здравоохранения, Европейская организация экономического сотрудничества и развития.
Полимеры, содержащие в качестве антипиренов соединения брома, легко подвергаются вторичной переработке благодаря высокой термостабильности таких антипиренов. Алифатические соединения брома более активны, но менее стабильны при переработке, поэтому наиболее широко распространены ароматические бромсо- держащие антипирены.
Ведущий мировой производитель антипиренов компания Great Lakes выпускает
27 наименований бромсодержащих соединений шести основных типов. Остальные

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов производители (Dead Sea Bromine Group, Albermarle и т. д, помимо этих шести, выпускают еще несколько.
Полибромдифенил оксид (PBDO) и его производные подходят для большинства полимеров, кроме вспененного полистирола (применение таких соединений сокра- щается).
Дибромнеопентил гликоль (DBNPG) и его производные применяются для полиэфирных и полиуретановых смол в процессе синтеза и содержат 60% брома, обладают высокой термостойкостью, химической стойкостью, светостойкостью.
Дибромстирол и его производные, включая привитые сополимеры с полипропиленом, рекомендованы для АБС-пластиков, полистирола, конструкционных тер- мопластов, ненасыщенных полиэфиров и полиуретанов (не используются в ПВХ, вспененном полистироле и жестких полиуретановых пенах).
Гексабромциклододекан используется в ударопрочном полистироле и полиоле- финах, в том числе и вспененных.
Пентабромбензил акрилат разработан для конструкционных термопластов и производится только компанией Dead Sea Bromine Group. Используется при реакционной экструзии для сополимеризации с полиамидами, термопластичными полиэфирами и поликарбонатом, позволяя получить класс V-0 по UL-94 без ухудшения физико- механических свойств полимера. Может применяться также и для наполненного полипропилена. Благодаря высокой молекулярной массе не мигрирует, обладает высокой термостойкостью, химической стойкостью. Улучшает совместимость наполнителя (стекловолокна) с полипропиленом.
Бромированные эпоксиолигомеры (ВЕО) применяются для конструкционных термопластов (ПЭТ, ПБТ, ПАПА и т. д, термопластичных полиуретанов и смесей ПК/АБС. Благодаря высокой молекулярной массе не мигрирует, обладает высокой термостабильностью, химической стойкостью.
Тетрабромфталевый ангидрид и его производные используются в реактопластах, полиуретанах, ПВХ и термоэластопластах.
Трибромнеопентанол (TBNPA) содержит 70% алифатически присоединенного брома, вводится на стадии синтеза, химически взаимодействует с полимером, обладает высокой термо- и светостойкостью, не подвержен гидролитической деструкции, хорошо растворим в полиолах, что делает его особенно подходящим для изготовления негорючих полиуретанов.
Трибромфенол и его производные используются для полистирола и его сополимеров (УПС, АБС, поликарбоната, полиамида, вспененного полиуретана и ре- актопластов.
Бромированиый триметилфенилиндан (разработка компании Dead Sea Bromine
Group) содержит 73% присоединенного брома, обеспечивая термостойкость, что особенно важно при переработке конструкционных полимеров. Позволяет повысить ударную вязкость и текучесть расплава термопластов.
Хлорсодержащие антипирены содержат большое количество хлора и действуют в газовой фазе. Чаще всего используются в комбинации с оксидами сурьмы в качестве синергиста. Они относительно дешевы, обладают высокой светостабильностью, но для достижения желаемого класса огнестойкости требуется большое количество анти-

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов пиренов данного типа. Они менее термостойки по сравнению с бромсодержащими и более склонны вызывать коррозию оборудования. Применяются в основном три типа хлорсодержащих антипиренов хлорированные парафины, алкилфосфаты и циклоалифатические углеводороды.
Хлорпарафины выпускаются с содержанием хлора до 72% в жидкой или твердой форме в зависимости от длины углеводородного радикала, на основе которого они синтезированы. Чаще всего используется в качестве пластификаторов ПВХ совместно с ДОФ или ДБФ. Основное применение — линолеум и кабельная изоляция.
Хлорированные алкилфосфаты выпускаются в трех основных модификациях три(2-хлорэтил)фосфат (ТСЕР); три(2-хлор-1-метилэтил)фосфат (ТСРР); три(2-хлор(1-хлорметил)этил)фосфат (Данные соединения вводятся в полиуретановые пены в количестве от 5 до 15% в зависимости от плотности пены и требований к конечной продукции.
Хлорированные циклоалифатические углеводороды. Основной представитель соединений данного класса — додекахлордиметилдибензоциклооктан. Это соединение может применяться для широкого спектра полимеров, включая полиамиды и полиолефины. Часто используется совместно с синергистами, такими как оксид сурьмы и борат цинка. Данный антипирен обладает комплексом ценных свойств высокой теплостойкостью — до 320
°C; высокой светостойкостью не мигрирует на поверхность не пластифицирует полимер образует очень мало дыма низкой плотностью и низкой ценой.
Горение полимеров представляет собой очень сложный физико-химический процесс, включающий как химические реакции деструкции, сшивания и карбонизации полимера в конденсированной фазе (а также химические реакции превращения и окисления газовых продуктов, таки физические процессы интенсивных тепло- и массопередачи. Реакции в конденсированной фазе фактически приводят к продуктам двухосновных типов газообразным веществам (горючими негорючими твердым продуктам (углеродсодержащими минеральным. При протекании реакции в газовой фазе в предпламенной области образуется топливо для пламени, сажа и пр.
В результате термической деструкции полимеров выделяются летучие, содержащие связи C–C и Н, которые образуют свободные радикалы, вступающие в реакцию с кислородом. Способность к возгоранию и скорость распространения пламени зависят от скорости образования радикалов НО. Реакции, приводящие к образованию СО и НО, сильно экзотермичны, те. проходят с выделением большого количества тепла. Это тепло создает условия для самоускорения реакций окисления и последующего горения. При высоких температурах антипирены разлагаются с образованием галогенрадикалов, реагирующих сочень активными радикалами НО
°.
Эффективность галогенсодержащих соединений определяется тем, насколько легко могут диссоциировать связи С–Х. Иначе говоря, эффективность антипирена зависит не только от содержания галогена, но и от радикала, к которому он присоединен. Большая часть галогеносодержащих антипиренов применяется в виде синерги- ческих смесей с оксидами сурьмы. Сам по себе оксид сурьмы не задерживает горения, так как плавится при температурах выше температур воспламенения большинства пластмасс. Однако в смеси с галогеносодержащими соединениями оксиды сурьмы

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов образуют галогениды и оксигалогениды сурьмы, которые при температуре воспламенения находятся в газообразном состоянии и разбавляют горючие газы. Кроме того, галогениды и оксигалогениды действуют как поглотители радикалов ОН аналогично действию НС и НВr. Ниже приведен примерный механизм реакций + HBr
(250
°C)
2SbOBr + H
2
O
5SbOBr
(245–280
°C)
Sb
4
O
5
Br
2
+ SbBr
3
↑
4Sb
4
O
5
Br
2
(410–465
°C)
5Sb
3
O
4
Br + SbBr
3
↑
3Sb
3
O
4
Br
(475–495
°C)
4Sb
2
O
3
+ Оксид сурьмы часто используют для повышения огнестойкости ПВХ из-за синер- гического эффекта с хлором, содержащимся в исходном полимере. Не рекомендуется применять оксиды сурьмы в прозрачных и полупрозрачных изделиях. В этом случае и для производства изделий с улучшенными электроизоляционными свойствами в качестве синергиста может использоваться оксид железа. Комплексные исследования показали, что оксид сурьмы не является канцерогенным соединением.
При выборе антипирена необходимо учитывать несколько факторов, главные из которых — тип полимера и требования по огнестойкости. Важным условием является поведение антипирена при переработке в изделие, те. термостойкость, температура плавления, качество смешения и диспергирования или растворимости в полимере, так как большинство реакций, связанных с торможением горения, происходит в газовой фазе. Поэтому эффективность добавок определяется скоростью диффузии галоген- радикалов и скоростью их взаимодействия со свободными радикалами. Необходимо также учитывать влияние антипирена на физико-механические, электрические и прочие свойства, определяемые конечным применением изделия, и оказывается важным фактор равномерного диспергирования. Рекомендуется выбирать антипирен таким образом, чтобы галогенрадикалы образовались при той же температуре, что и горючие продукты пиролиза полимера. Таким образом, поглотители свободных радикалов окажутся в газовой фазе вместе с топливом, что обеспечивает максимальную эффективность действия антипирена. Скорость образования галогенрадикалов должна быть такой, чтобы улавливание активных радикалов могло происходить в течение всего времени, пока температура на поверхности остается выше температуры возгорания летучих.
Фосфорсодержащие антипирены могут быть органическими и неорганическими. Они активны в газовой или конденсированной фазе, а иногда ив обеих. Соединения фосфора действуют в газовой фазе через образование радикалов РО, поглощающих активные радикалы Ни ОН, которые способствуют распространению пламени.
Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые действуют как деги- дратирующий агент, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также образуется аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счет эффекта стенки

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Ассортимент фосфорсодержащих соединений довольно широк. Их можно разделить их на 2 группы — галогенсодержащие и не содержащие галогенов.
Достоинство соединений, содержащих галогены и фосфор, заключается в том, что они, отщепляя при разложении галогенрадикалы, дезактивируют по обычному для галогенов механизму активные радикалы Ни ОН и способствует образованию карбонизированных структур.
Ко второй группе относятся красный фосфор, водорастворимые неорганические фосфаты, нерастворимый фосфат аммония и полифосфаты, органофосфаты и фос- фонаты, а также фосфиноксиды.
Красный фосфор является прекрасным антипиреном для гетероцепных полимеров (ПЭТ, ПК и т. п. Специально обработанный красный фосфор используется для огнезащиты электротехнических изделий из полиамидов. В комбинации со вспенивающими и карбонизирующими агентами применяется в интумесцентных антипиренах. Применение фосфора ограничено его токсичностью и красным цветом.
Трифенилфосфат (ТРР) применяется в смесях ПК/АБС и полифениленоксиде.
Трикрезилфосфат (TCP) используется в ПВХ в качестве пластификатора, повышающего огнестойкость, ив стиролсодержащих полимерах. Диарилфосфаты (RDP и BDP) — бесцветные жидкости, используемые в смесях ПК/АБС, ПБТ, ПФО. Это низколетучие теплостойкие продукты с более низким, по сравнению с триарилфосфа- тами, пластифицирующим эффектом. Обычно достаточно 10–15% таких соединений для достижения соответствующего класса огнестойкости по UL-94. Они обладают высокой стойкостью к гидролитической деструкции. Высокая эффективность ал- килфосфонатов обусловлена высоким содержанием фосфора. Высокая летучесть таких антипиренов ограничивает их применение в жестких полиуретановых пенах и высоконаполненных полиэфирах. Высокая вязкость олигомерных циклических фосфонатов усложняет их использование в чистом виде. Чаще всего используются их суперконцентраты. Они применяются для изготовления негорючих волокон из
ПЭТ (до 6% активного компонента. Благодаря низкой летучести они могут использоваться в жестких полиуретановых пенах.
Гидроксиды алюминия и магния занимают первое место среди антипиренов по объему применения (более 40% всего объема антипиренов. Это обусловлено их низкой стоимостью по сравнению с системами на основе галогенов или фосфора. Неорганические гидроксиды легки в обращении и не токсичны.
Правильно подобранная система на основе гидроксида металла позволяет получить дешевый огнестойкий материал с небольшим количеством выделяющегося при разложении дыма.
Применение гидроксидов в качестве антипиренов постоянно возрастает.
Гидроксид алюминия используется в эластомерах, реактопластах и термопла- стах. Разлагается при температурах 190–230
°C в зависимости от размера частиц
(0,25–3 мкм. Одна из основных областей применения — повышение огнестойкости бутадиен-стирольного латекса, используемого при производстве ковровых покрытий. Он широко применяется для изготовления негорючей эластомерной кабельной изоляции, ленточных транспортеров, кровельных материалов и шлангов. Возможно использование для повышения огнестойкости ненасыщенных полиэфиров, применяемых в различных областях

Огнестойкость полимеров и полимерных материалов
Гидроксид алюминия широко используется в полиолефинах, ПВХ, термоэласто- пластах и т. д. Наибольшая эффективность наблюдается при применении гидроксида алюминия в кислородсодержащих полимерах (ПЭТ, ПБТ, ПА).
Гидроксид магния представляет собой белый порошок с размером частиц от 0,5 до 5 мкм. Для достижения огнезащитного эффекта он, также как и гидроксид алюминия, вводится в количестве 50–70% от массы полимера. Гидроксид магния дороже, чем гидроксид алюминия, поэтому объем применения на порядок меньше. Ноу него есть одно неоспоримое преимущество — он обладает более высокой стабильностью до 300 С, поэтому может применяться при переработке теплостойких термопла- стов (полифениленоксид и др. Не рекомендуется использовать этот антипирен в термопластичных полиэфирах (ПЭТ, ПБТ), так как он ускоряет деструкцию таких полимеров.
Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды. Реакция разложения является эндотермической, что приводит к охлаждению субстрата до температур ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, выделяющихся при разложении, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения. Эффективность гидроксидов прямо пропорциональна их содержанию в полимере.
В некоторых тестах (UL-94, табл. 3.6, glow wire test), используемых для оценки электротехнических изделий и кабельной изоляции, основными параметрами являются самозатухание материала и стойкость к возгоранию. Гидроксиды металлов подходят для применения в данных областях. Более того, после разложения образуется теплоизолирующий слой, который также предотвращает выделение дыма.
Основным недостатком гидроксидов металлов в качестве антипиренов является необходимость введения их в количестве 50–70%. Высокие дозировки приводят к сильному росту вязкости при переработке в изделие и к снижению физико-