Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Системы Методы Технологии. А.А. Леонович и др Использование гидроксиэтилидендифосфоновой … 2019 № 3 (43) с. 111-115 113 Прочностные кривые однозначно указывают на по- ложительное влияние антипирена на прочность в пре- делах расхода антипирена, близкого к необходимому для огнезащиты. Экстремальный характер кривой 1 объясняется тем, что антипирен при большом расходе затрудняет релаксацию остаточных напряжений и, со- гласно кинетической теории прочности [16], в границах локальных микроучастков при нагружении достигается предельное напряжение. Вследствие этого прочность при изгибе за максимумом обнаруживает некоторую тенденцию к снижению. Кривая 2 подтверждает огра- ничения возможной релаксации остаточных напряже- ний, материал становится более жестким, на что и ука- зывает однозначный рост модуля упругости. Эта жест- кость обуславливает тенденцию к хрупкости. Рис. 1. Влияние антипирена на физико-механические показа- тели и испытания в «огневой трубе»: прочность при изгибе ( 1 ), модуль упругости ( 2 ), потеря массы ( 3 ), линейная аппроксимация кривой потери массы ( 4 ), время самостоя- тельного горения ( 5 ) В целом из приведенных данных следует заключе- ние о том, что негативное влияние антипирена на прочность образцов отсутствует в пределах, необходи- мых для обеспечения требуемой степени огнезащи- щенности. Более того, проявляется способность анти- пирена повышать прочность материала либо за счет ускоряющего действия на отверждение связующего благодаря оптимальной кислотности, либо за счет пря- мого взаимодействия с веществом древесины благода- ря бифункциональности антипирена. Прочность моди- фицированных антипиреном образцов оказывается на 20 % выше, чем контрольных, при одинаковых расходе связующего и режиме горячего прессования. Огневые испытания в «огневой трубе» показали, что воспламенение огнезащищенных образцов задер- живается и происходит примерно в 4 раза позже, со- ставляя 55…60 с против 15 с для контрольных образ- цов. Экспозиция образцов в пламени горелки после их воспламенения сопровождается пламенем дополни- тельно к пламени спиртовки, но по истечении 2,5 мин после удаления спиртовки пламя угнеталось, и при уровне обработки 21 масс. % образцы мгновенно зату- хали, что классифицируется как отсутствие самостоя- тельного горения. Если экспериментальные точки кри- вой 3 аппроксимировать линейной зависимостью, то можно было бы говорить о пропорциональности огне- защитного эффекта количеству содержащегося в плите антипирена. В действительности с увеличением содер- жания антипирена в образце горение угнетается силь- нее, а не пропорционально количеству антипирена. Огнезащитный эффект изменяется качественно. Результаты испытания образцов в коническом кало- риметре приведены на рис. 2. Основные изменения происходят в первые 300 с испытания. Дальнейшее воздействие пламени на обугленный образец до 600 с не сопровождается ни характерными экзотермически- ми эффектами, ни дымообразованием. На рис. 2 обна- руживаются два разновеликих пика. Первый отвечает «горению» менее теплостойких компонентов образцов, когда огнезащитное действие антипирена еще не про- является в достаточной степени, и эти компоненты ус- певают вступить в стадию горения. Однако действие антипирена угнетает процесс дальнейших газофазных реакций, и происходит затухание. Второй пик отвечает процессу горения твердого остатка, поскольку внешняя тепловая энергия от источника испытания, а его темпе- ратура по-прежнему составляет 780 ºС, пробуждает твердофазные реакции горения остатка, что выражает- ся в экзотерме второго пика. Промежуток между пиками отвечает проявлению огнезащитного действия с определенной эндотермой в период испытания в 50–120 с. Для варианта 3 второй пик минимизируется и сдвигается вправо (в сторону большего времени испытания). Однако угнетение пла- менного горения для варианта 3 сопровождается не только большей эндотермой, но и обильным дымообра- зованием как следствие отсутствия условий для полно- го сгорания продуктов терморазложения («не горит, а дымит»). Наблюдение согласуется с известными дан- ными по теплообразованию на стадии пламенного го- рения в сравнении с последующим тлением. Графики на рис. 2 не масштабированы из-за разной сущности фиксируемых явлений, т. е. не следует сопос- тавлять экзотермические эффекты Q с «недогоранием» массы, образующей дым D, рассматривая ее вклад в об- щую теплоту сгорания как одинаковую с теплотой, обра- зующейся в газофазном горении. Сопоставляя калори- метрические испытания с результатами испытаний в «ог- невой трубе», примем следующее объяснение. Процесс горения прекращается при удалении из зоны испытания пламени спиртовой горелки, т. е. хотя горючая масса из- расходована не полностью, но экзотерма теплового ба- ланса оказывается меньше, чем это необходимо для про-