Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день мировой выпуск стекла составляет сотни миллионов квадратных метров в год. Интенсивное развитие рынка стекла влечет за собой постоянное усовершенствование ассортимента продукции и разработку новых технологий. Значительно увеличилось число зданий, стены которых целиком выполнены из стекла, металла и пластмасс. Однако при всех своих преимуществах остекленные конструкции имеют недостатки с точки зрения безопасности и эффективности охраны. Из-за специфичности структуры, хрупкости и малой прочности обычные стекла уязвимы по отношению к различным воздействиям, в связи с чем в настоящее время растет спрос на огнестойкие многослойные светопрозрачные конструкции.
Одной из важнейших особенностей противопожарных стекол является не только их термостойкость, но и способность «держать» тепловой удар, то есть умение выдерживать резкие перепады температур.
Согласно действующим СНиП (строительные нормы и правила) пожаробезопасное остекление должно устанавливаться в высотных зданиях, зданиях с большим скоплением людей (больницы, учебные заведения, торговые центры и т.д.) и в зданиях с повышенной пожарной опасностью.
Вместе с тем выпуск российских пожаро-, травмобезопасных многослойных стекол мал, и на рынке присутствуют в основном стекла иностранных производителей. В связи с этим исследования, направленные на создание пожаробезопасного стекла, являются актуальными.
Исследования поддержаны грантом «Участники школы молодых ученых и программы УМНИК» (Саратов, 2012).
Цель работы: разработка составов для огнезащитных прослоек в многослойном светопрозрачном стекле и исследование их структуры и свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
изучить процессы структурообразования, структуру и свойства по- лимеризатов;
определить влияние компонентов на процессы при пиролизе и горении композиции на их основе;
оценить свойства разработанных составов;
разработать конструкцию стеклопакета и определить параметры огнестойкости строительных конструкций;
исследовать взаимодействие компонентов в полимерных заливочных составах.
Научная новизна работы состоит в том, что:
установлено, что полимеризация глицидилметакрилата (ГМА) под воздействием УФ-света в присутствии фотоинициатора (ФИ) протекает за
счет разрыва связи С=С по радикальному механизму с раскрытием эпоксидного кольца и формированием трехмерной сетчатой структуры;
доказано наличие химического взаимодействия трихлорэтилфосфата (ТХЭФ) с ГМА в ходе УФ инициируемой полимеризации в присутствии фотоинициатора, а также эпоксидного связующего с трикрезилфосфатом (ТКФ) и ТХЭФ;
определена взаимосвязь между соотношением ГМА и ТХЭФ и образованием сшитых структур (гель-фракций) в полимеризате, а также каталитическое влияние фосфорной кислоты на структурообразование, приводящее к повышению содержания гель-фракций с 38 до 58 масс.%;
установлено, что при пиролизе и горении образцов переход их в класс трудносгораемых происходит уже при соотношении ГМА:ТХЭФ 50:50 масс.ч.;
доказана возможность направленного регулирования процесса струк- турообразования введением в состав композиции с ГМА и ТХЭФ гидроокси- метилакрилата (ГЭМА). При этом достигается возможность повышения адгезионного взаимодействия между силикатным стеклом и полимерным составом (напряжение сдвига увеличивается с 1.2 до 4.9 МПа). Максимальное содержание сшитых структур достигается за 60 минут УФ-воздействия. Без потери свойств полимеризата составы могут храниться до 240 часов;
установлено, что при введении в композицию на 100 масс. ч. эпоксидной смолы - 33 трифенилфосфата (ТФФ) и 50 масс ч. ТКФ образец не поддерживает горение на воздухе, карбонизуется и по показателю воспламеняемости - кислородному индексу относится к классу трудносгораемых;
определено, что введение ТФФ и ТКФ в эпоксидный состав увеличивает продолжительность гелеобразования с 79 до 120 минут, время отверждения - с 80 до 150 минут и снижает температуру полимеризации со 130 до 570С, что способствует формированию менее напряженной структуры полимеризата.
Практическая значимость. Разработаны полимерные составы для многослойных стекол, используемые для пожаробезопасного остекления, а также в стеклоблоках при создании противопожарных перегородок и дверей. Установлены технологические параметры подготовки состава к переработке. Определен класс огнезащиты стеклоблоков, изготовленных с прослойками из разработанных составов. Оценено влияние конструкции многослойных стекол с полимерными прослойками на класс его огнезащиты. Проведены испытания стеклоблоков в соответствии с ГОСТ. Предложена технологическая схема производства многослойного стекла с применением разработанных составов. Практические результаты работы внедряются на ЗАО «Ламинированное стекло» и используются в учебном процессе подготовки специалистов по специальности «Технология переработки пластмасс и эластомеров» и бакалавров направления «Химическая технология».
Достоверность и обоснованность результатов исследования подтверждается комплексом независимых и взаимозаменяющих методов исследования.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на: Zbior raportow naukowych. Teoretyczne I praktyczne innowacje naukowe (Krakow, 2013), Science, Technology and Higher Education: Materials of the International Research and Practice Conference (Canada, 2012), XXV Международной конференции «Участники школы молодых ученых и программы УМНИК», VI Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести» (Вологда, 2011), III Международной научно- инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2011), Международной конференции «Композит-2010» «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» (Саратов, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 14 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и получен 1 патент.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения.
