Огнестойкость текстильных материалов

Огнестойкость – это способность текстильного материала противостоять действию огня и высоких температур. Все текстильные материалыявляются горючими, за исключением специальных, которые обработаны огнезащитной пропиткой или выработаны из арамидных или других терможаростойких и негорючих волокон, таких как фенилон, тогелен, кевлар и др.

Одним из условий горения любых полимерных материалов, в том числе и текстильных, является достаточная концентрация окислителя, и температура. Горение полимерных текстильных материалов возможно в твердой и газовой фазе (рис. 37). Каждой стадии превращения исходного вещества соответствует своя пространственная область, или зона, волны горения с определенными физико-химическими характеристиками (агрегатное состояние, температурный интервал, концентрация реагирующих веществ, кинетические параметры реакций и т.д.).

Структура волны горения текстильных материалов можно представить следующим образом: Тепло, поступающее в конденсированную фазу (т.е. текстильный материал), повышает его температуру до температуры, при которой начинаются фазовые превращения или химические реакции.

При дальнейшем повышении температуры конденсированная фаза газифицируется вследствие сублимации, т.е. испарения, либо эндотермического или экзотермического химического разложения вещества. Образующиеся при этом газообразные вещества реагируют в газовой фазе друг с другом и кислородом воздуха, и превращаются в конечные продукты сгорания.

Границей, разделяющей зоны реакции в конденсированной и газовой фазах, является горящая поверхность (поверхность газификации). В газовой фазе выделяют примыкающую к поверхности пародымогазовую зону (зону «шипящей» поверхности), высокотемпературную зону реакции в пламени и зону продуктов сгорания. Примыкающую к поверхности пародымогазовую зону называют иногда зоной «холодного пламени», или предпламенной. В том случае, если последующие стадии горения каким-либо образом подавлены, режим горения, соответствующий этой стадии, называют холоднопламенным. Зона реакции в пламени характеризуется наиболее высокой температурой и световой эмиссией. В зависимости от природы горючего конденсированного вещества и окисляющего компонента та или иная стадия определяет скорость горения в целом. Эту стадию называют ведущей, в отличие от других, подчиненных. Диффузионное горение полимеров рассматривают по аналогии с приведенной выше моделью горения твердых топлив. При этом в волне горения выделяют также пять зон: зоны прогрева и реакции в конденсированной фазе, зоны предпламенную и реакции в пламени, продуктов сгорания.

Рис. 37. Схема структуры волны горения

Воздействуя на эти процессы горения можно управлять горючестью текстильных материалов.

При характеристике огнезащитных свойств текстильных материалов используют термины: пожароопасность, горючесть и огнестойкость.

Пожароопасность характеризует степень риска используемых материалов для жизни и здоровья людей и животных.

Горючесть – это свойство материалов поддерживать горение при определнных условиях. Однако этот термин не отражает всей сложности поведения материала при воздействии огня.

Огнестойкость – характеризует способность материалов сохранять свои свойства в условиях пожара в течение определенного времени, т.е. характеризует способность материала воспламеняться.

Воспламеняемость характеризует способность текстильных материалов загораться и поддерживать горение в определенных условиях (концентрации окислителя, температуре, давлении).

Она оценивается: температурой воспламенения, кислородным индексом и временем зажигания материала, которые определяют по ГОСТ 12.1.044-84.

Температура воспламенения – это минимальная температура, при которой образец текстильного материала воспламеняется и поддерживает горение в течение 3 минут.

Кислородный индекс (КИ), %, - показывает при какой минимальной концентрации кислорода, в кислородо-азотной смеси материал воспламеняется и поддерживает горение в течение 3 минут или прогорает по длине не менее 5 см.

КИ бытовых текстильных материалов изменяется от 16 до 20% и лишь шерсти составляет 25-26%. К трудносгораемым материалам относятся такие, кислородных индекс которых, не менее 27%.

Время зажигания материала оценивается временем, в течение которого материал не загорается под действием источника тепловой энергии.

Способы снижения горючести:

Все способы снижения горючести полимерных материалов можно условно разделить на 4 группы:

1. Огнезащита с использованием огнезащитных покрытий, защищающих основной материал от действия огня (поверхностная модификация).

2. Физическая модификация – введение замедлителей горения в структуру, объем волокон и нитей. При этом располагаясь между макромолекулами волокнообразующего полимера замедлители горения, не вступают в химическое взаимодействие.

3. Химическая модификация – вводимые замедлители горения взаимодействуют с реакционно-способными группами волокнообразующего полимера.

4. Синтез негорючих полимерных материалов.

В качестве замедлителей горения используют неорганические и органические вещества, которые содержат в молекулах такие элементы, как галогены, фосфор, азот, бор, металлы, группировки с тем или иным сочетанием элементов.

Установлено, что при взаимодействии замедлителя горения с полимерами процессы структурирования, образования термодинамически стабильных систем преобладают над реакциями деструкции, что способствует снижению скорости выделения летучих соединений, токсичности продуктов пиролиза, образованию карбонизованного слоя, обогащенного графитоподобными структурами, обладающего низкой окисляемлстью и высокими теплозащитными свойствами (Рис. 38).

Рис. 38. Схема введения и механизма действия замедлителей горения в материале

Дата добавления: 2014-01-07