Теплоизоляционные изделия на основе модифицированного пенополиуретана с огнезащитным покрытием

В рамках проведенного исследования были получены теплоизоляционные изделия на основе жесткого пенополиуретана (ППУ) с пониженной группой горючести. Изучено влияние модификации ППУ окисленным терморасширяющимся графитом (ОТГ) на физико-механические и пожароопасные свойства. В качестве исходной композиции для модификации применялась двухкомпонентная система заводской готовности с показателем группы горючести Г4. В качестве модификатора использовался ОТГ марки КР 350-80, характеризующейся степенью расширения минимум 370 мл/г, температурой начала расширения 170°С. Изделия из ППУ были модифицированы методом диспергирования ОТГ в реакционноспособной композиции, а также методом нанесения огнезащитного покрытия при литьевом формовании масс. Были изготовлены образцы и проведены испытания по определению группы горючести в соответствии с ГОСТ 30244–94 «Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть». Установлено, что увеличение концентрации ОТГ в огнезащитном покрытии и структуре материала снижает горючесть изделий, при этом модификация методом диспергирования позволяет получить материал с группой горючести (Г3), однако оказывает влияние на технологические свойства исходной композиции: приводит к увеличению вязкости реакционноспособной композиции и увеличению плотности изделий, причем модификация методом нанесения огнезащитного покрытия не влияет на технологические и физико-механические свойства конечного изделия и позволяет получить группу горючести Г1–Г2 в зависимости от концентрации ОТГ.

М.Г. БРУЯКО, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
П.А. ЛИПКА, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.), М.С. КАЛИНИНА, бакалавр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Асеева P.M., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981. 280 с.
1. Aseeva R.M., Zaikov G.E. Goreniye polimernykh materialov [Combustion of polymer materials]. Moscow: Nauka. 1981. 280 p.
2. Jelle B.P. Traditional, state-of-the-art and future thermal building insulation materials and solutions – Properties, requirements and possibilities. Energy and Buildings. 2011. Vol. 43. Iss. 10, pp. 2549–2563. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.05.015
3. Гравит М.В., Кулешин А.С., Беляева С.В. Национальные стандарты для жестких напыляемых PUR и PIR пен // Строительные материалы. 2017. № 10. С. 58–64.
3. Gravit M.V., Kuleshin A.S., Belyaeva S.V. National standards for rigid sprayed PUR and PIR foams. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 10, pp. 58–64. (In Russian).
4. Кочерженко А.В., Марушко М.В., Рябчевский И.С. Пенополиуретановая теплоизоляция с улучшенными эксплуатационными свойствами. Наукоем-кие технологии и инновации: Сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию БГТУ им. В.Г. Шухова. Белгород. 29 апреля 2019. С. 84–88.
4. Kocherzhenko A.V., Marushko M.V., Ryabchevsky I.S. Polyurethane foam thermal insulation with improved performance properties. High-tech technologies and innovations: Collection of reports of the International scientific and practical conference dedicated to the 65th anniversary of BSTU named after V.G. Shukhov. Belgorod. April 29, 2019, pp. 84–88. (In Russian).
5. Кочерженко А.В. Получение наполненного пенополиуретана с улучшенными эксплуатационными свойствами // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2019. № 4. С. 47–52. DOI: 10.34031/article_5cb1e65f6791b0.52319300
5. Kocherzhenko A.V. Obtaining filled polyurethane foam with improved performance properties. Vestnik of the Belgorod State Technological University named after. V.G. Shukhov. 2019. No. 4, pp. 47–52. (In Russian). DOI: 10.34031/article_5cb1e65f6791b0.52319300
6. Захарченко А.А. Изучение термоокислительной деструкции и горения модифицированных пенополиуретанов. XXVI Региональная конференция молодых ученых и исследователей Волгоградской области: Сборник материалов конференции. Волгоград. 16–28 ноября 2021. С. 6–7.
6. Zakharchenko A.A. Study of thermal-oxidative destruction and combustion of modified polyurethane foams. XXVI Regional Conference of Young Scientists and Researchers of the Volgograd Region: collection of conference materials. Volgograd. November 16–28, 2021, pp. 6–7. (In Russian).
7. Патент № 2726212 C1 Российская Федерация, МПК C08G 18/48, C08G 18/76, C08K 5/49. Композиция для получения жесткого пенополиуретана пониженной горючести: № 2019141894 / Захарченко А.А., Шокова Д.В., Ваниев М.А. и др. Заявл. 17.12.2019. Опубл. 09.07.2020.
7. Patent No. 2726212 C1 Russian Federation, IPC C08G 18/48, C08G 18/76, C08K 5/49. Kompozitsiya dlya polucheniya zhestkogo penopoliuretana ponizhennoy goryuchesti [Composition for producing rigid polyurethane foam of reduced flammability]: No. 2019141894 / Zakharchenko A.A., Shokova D.V., Vaniev M.A. and others. Appl. 12/17/2019. Publ. 07/09/2020. (In Russian).
8. Каблов В.Ф., Новопольцева О.М., Кочетков В.Г., Лапина А.Г. Основные способы и механизмы повышения огнетеплозащитной стойкости материалов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2016. № 4 (183). С. 46–60.
8. Kablov V.F., Novopoltseva O.M., Kochetkov V.G., Lapina A.G. Basic methods and mechanisms for increasing the fire and heat resistance of materials. Izvestiya of the Volgograd State Technical University. 2016. No. 4 (183), pp. 46–60. (In Russian).
9. Халтуринский Н.А., Рудакова Т.А. Физические аспекты горения полимеров и механизм действия ингибиторов // Химическая физика. 2008. Т. 27. № 6. С. 73–84.
9. Khalturinsky N.A., Rudakova T.A. Physical aspects of polymer combustion and the mechanism of action of inhibitors. Khimicheskaya fizika. 2008. Vol. 27. No. 6, pp. 73–84. (In Russian).
10. Ушков В.А., Сокорева Е.В., Славин А.М., Орлова А.М. Пожарная опасность резольных пенофенопластов и жестких пенополиуретанов // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 5. С. 65–68.
10. Ushkov V.A., Sokoreva E.V., Slavin A.M., Orlova A.M. Fire hazard of resole foam phenolic plastics and rigid polyurethane foams. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel’stvo. 2014. No. 5, pp. 65–68. (In Russian).
11. Guo H., Gao Q., Ouyang C.F. Research on properties of rigid polyurethane foam with heteroaromatic and brominated benzyl polyols. Journal of Applied Polymer Science. 2015. Vol. 132 (33) DOI: 10.1002/APP.42349
12. Ming-Jun Chen, Chun-Rong Chen, Yi Tan, Jian-Qian Huang. Inherently flame-retardant flexible polyurethane foam with low content of phosphorus-containing cross linking agent // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2014. Vol. 53. Iss. 3, pp. 1160–117. https://doi.org/10.1021/ie4036753
13. Method for producing flame-retardant polyurethane foam materials having good long-term use properties: Int. Cl. C 08 G 18/409/ Klesczewski B., Otten M., Meyer-Ahrens S.; Covestro Deutschland AG. CA2767469 (A1); Appl. 2010.07.06; Publ. 2011.01.13.
14. Two-component polyurethane/vinyl ester hybrid foam system and its use as a flame retardant material and material for filling openings in buildings with foam: Int. Cl. C 08G 18/638 / Reinheimer A.; Hilti AG. US2008132593 (A1); Appl. 2007.11.28; Publ. 2012.07.10.
15. Halogen-free flame-retardant microcellular foam polyurethane material: Int. Cl. C 08 J 9/06/Z / Rongdong L. Yue; Dongguan Antuopu Plastic Polymer Technology Co., Ltd. CN105802193 (A); Appl. 2016.05.31; Publ. 2016.07.27.
16. Composition for flame-retardant flexible polyurethane foam: Int. Cl. C 08 G 18/4829 / Tokuyasu N., Hamada T.; Daihachi Chem Ind. MY139727 (A); Appl. 2003.11.06; Publ. 2009.10.30.
17. Polyurethane foam containing flame-retardant mixture: Int. Cl. C 08 G 18/3851 / Weihong L., Petrovsky A., Stoel G.K., Levchik S., Yinzhong G.; Sopresta LLC. CN101616945 (A); Appl. 2007.11.19; Publ. 2009.12.30.
18. Chen H. еtc. Highly efficient flame retardant polyurethane foam with alginate/clay aerogel coating. ACS Applied Materials & Interfaces. 2016. Vol. 8 (47), pp. 32557–32564. https://doi.org/10.1021/acsami.6b11659
19. Патент RU2616639C2. Строительная изоляционная панель и способ ее изготовления / ФАОТТО Уго (IT). Патентообладатель СИЛЬКАРТ С.П.А. (IT). Заявка: 2015129825, 27.12.2012. Опубл. 18.04.2017. Бюл. № 11.
19. Patent RU2616639C2. Stroitel’naya izolyatsionnaya panel’ i sposob yeye izgotovleniya [Construction insulating panel and method of its manufacture]. Faotto Ugo (IT). Patent holder SILKART S.P.A. (IT). Appl.: 2015129825, 12/27/2012. Publ. 04/18/2017. Bull. No. 11.
20. Zhao B. and etc. Bi-phase flame-retardant actions of water-blown rigid polyurethane foam containing diethyl-N,N-bis(2-hydroxyethyl) phosphoramide and expandable graphite. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2017. Vol. 124, pp. 247–255. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2016.12.032
21. Xi W. and etc. Addition flame-retardant behaviors of expandable graphite and [bis(2-hydroxyethyl)amino]-methyl-phosphonic acid dimethyl ester in rigid polyurethane foams. Polymer Degradation and Stability. 2015. Vol. 122, pp. 36–43. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2015.10.013
22. Шафигуллин Л.Н., Романова Н.В., Шафигуллина Г.Р. Исследования влияния терморасширяющегося графита на свойства пенополиуретана // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2021. № 2 (88). С. 158–167.
22. Shafigullin L.N., Romanova N.V., Shafigullina G.R. Research on the influence of thermally expanding graphite on the properties of polyurethane foam. Sotsial’no-ekonomicheskiye i tekhnicheskiye sistemy: issledovaniye, proyektirovaniye, optimizatsiya. 2021. No. 2 (88), pp. 158–167. (In Russian).