В работе проведено исследование антипиреновых свойств ряда фосфорорганических соединений класса эфиров, амидов и амидоэфиров фосфоновой кислоты. Проведенные исследования показали, что среди выбранных образцов эффективный огнезащитный эффект проявляет О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфонат.

Существующий в настоящее время широкий ассортимент антипиренов, представляющих собой галоген - /1-6/, азот-, фосфор-/7/ содержащие органические и неорганические соединения чрезвычайно разнообразного химического строения, не способен в достаточно полной мере удовлетворить нужд бурно развивающейся полимерной промышленности. В связи с этим интенсифицировались научные исследования по разработке и внедрению средств огнезащиты полимерных материалов, среди которых особое место занимают фосфорорганические соединения.

Одним из наиболее эффективных средств огнезащиты древесины и ЦМС является пропитка - введение в материал специальных веществ - антипиренов.

Хорошо известным классом фосфорорганических соединений (ФОС), обладающих высокой реакционной способностью и представляющих огромный теоретический и практический интерес, являются фосфористые кислоты, их эфиры и эфироамиды. Однако малоизученной областью остается исследование антипиреновых свойств разнообразных фосфитов и фосфонатов. С целью поиска новых антипиренов и оценки их огнезащитной эффективности в качестве объектов исследования в настоящей работе были выбраны: тетраэтилдиамидо-трет-бутилфосфит (1), диэтилфосфит (2), триэтилфосфит (3), гексаэтилтриамидофосфит (4), О, О-диэтил-N,N-диэтиламинометилфосфонат (5), О, О-диэтил-1-окси-1-фенил-фосфонат (6) синтезированные нами в лабораторных условиях согласно прописям /8-10/.

антипирен огнезащита древесина фосфорорганическое соединение

Оценку противопожарной эффективности выбранных потенциальных средств огнезащиты древесины осуществляли согласно ГОСТ 16363-76.

Сущность используемого метода заключается в определении потери массы образцами древесины, обработанных пропиточными составами, при огневом испытании в сравнении с необработанным образцом.

Так, на сухие и взвешенные образцы (по три для каждого пропиточного раствора) со всех сторон наносили пропиточные составы, которые представ-ляли собой растворы фосфорорганических соединений (1-6) с концентрациями 5 и 10%. Выбор значений концентраций обусловлен поиском наиболее опти-мального средства огнезащиты, эффективного уже при невысоких концен-трациях. Концентрации известных в практике пропиточных растворов антипи-ренов в основном не превышают 50%.

Известно, что растворителями для пропиточных растворов антипиренов, являются вода, этиловый спирт, бензол, диэтиловый эфир и другие. Для приготовления растворов выбранных нами потенциальных антипиренов в качестве растворителей были использованы: бензол - для фосфита (1), этиловый спирт - для фосфитов (2-4) и фосфонатов (5-6). Выбор растворителей объясняется химической инертностью по отношению к растворенному веществу, а также доступностью и отсутствием токсичности (в случае этилового спирта).

Применение бензола в случае фосфита (1) обусловлено неустойчивостью последнего в протонодонорных растворителях. Сушку обработанных образцов проводили в течение 21 суток, так как были использованы органические растворители.

После огневой обработки образец древесины, не пропитанный исследуемыми растворами, полностью терял свою форму. Образцы древесины, обработанные пропиточными растворами исследуемых фосфорорганических веществ (1-6), полностью или частично сохраняли свою форму.

Оценку огнезащитной эффективности определяли по потере массы образца после сгорания по формуле:

За результат испытания принимали среднее арифметическое результатов трех определений для каждого ФОС различной концентрации. На основании проведенных испытаний были получены результаты, приведенные в таблицах 1 и 2 при концентрациях 5 и 10% соответственно.

Таблица 1

Таблица 2

Зависимость потери массы образцами древесины, обработанных растворами исследуемых фосфорорганических веществ (1-6) от концентрации (с, %) представлена на рисунке 1.

1- тетраэтилдиамидо-трет-бутилфосфит;

2- диэтилфосфит;

3- триэтилфосфит;

4- гексаэтилтриамидофосфит;

5- О, О-Диэтил-N,N-диэтиламинометилфосфонат;

6- О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфонат.

Рисунок 1 - Зависимость потери массы от концентрации (с, %).

Из данных рисунка 1 следует, что потеря массы необработанного образца древесины составляет 85%. Для образцов древесины, обработанных спирто-выми растворами исследуемых соединений: тетраэтилдиамидо-трет-бутилфосфит (1), диэтилфосфит (2), гексаэтилтриамидофосфит (4) и О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфонат (6) с увеличением концентрации потеря массы уменьшается.

В соответствии с ГОСТ 16363-76, если потеря массы составляет не более 9%, то вещества относят к I группе огнезащитной эффективности, обеспечи-вающие получение трудносгораемой древесины. Если потеря массы составляет более 9%, но менее 30%, то вещества относят ко II группе веществ, которые обеспечивают получение трудновоспламеняемой древесины. Если потеря массы составляет 30% и более, то эти вещества не обеспечивают огнезашиты и относятся к III группе.

Таким образом, образцы фосфитов (1-2,4), потеря массы для которых при выбранных концентрациях составляет больше 30%, следует отнести к веществам III группы. Эти фосфиты оказались неэффективными в качестве огнезащитных средств при данных концентрациях.

Для образцов триэтилфосфита (3) и О, О-диэтил-N,N-диэтиламинометил-фосфоната (5) потеря массы при концентрации 5% составляла 36,9-39 соответственно, а при концентрации 10% стала составлять 35,1-39, что свидетельствует о нецелесообразности использования данных пропиточных растворов в качестве антипиренов. Потеря массы образцом древесины, пропитанным раствором О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфоната (6), составляет менее 30%. Фосфит (6) следует отнести к антипиренам II группы.

В продолжение исследований было изучено влияние изменения концентрации раствора исследуемого потенциального антипирена (6) на потерю массы образцами древесины при огневой обработке. Установлена концентрация, при которой фосфорорганическое соединение (6) проявляет максимальные антипиреновые свойства.

Для проведения эксперимента были использованы растворы следующих концентраций: 5, 10, 20, 30, 40 и 50%.

Данные о потери массы образцами древесины приведены в таблице 3.

Таблица 3

Зависимость потери массы образца от концентрации представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Зависимость потери массы образца древесины, обработанной О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфоната (6) от концентрации.

Из данной зависимости видно, что с увеличением концентрации потеря массы уменьшается, а, следовательно, растет огнезащитная эффективность исследуемого образца фосфорорганического соединения (6). Концентрация, при которой фосфит (6), проявляет максимальные антипиреновые свойства, составляет 30%. При дальнейшем увеличении концентрации растворов потеря массы образцами древесины остается постоянной.

Таким образом, проведенные исследования показали, что среди выбранных образцов фосфитов и фосфонатов (1-6), огнезащитный эффект проявляет только О, О-диэтил-1-окси-1-фенилфосфонат (6), который следует отнести к веществам II группы согласно принятой классификации антипиренов.

В целом следует отметить, что получение покрытий пониженной горючести требует определенных усилий и затрат, однако, они, несомненно, оправдают себя, поскольку будут способствовать решению важнейших научно-технических проблем в электронной и радиопромышленности, автомобиле-, судо-, вагоно- и самолетостроении, ракетно-космической технике, повышению пожаробезопасности в различных отраслях промышленности, снижению ущерба от пожаров.

Список использованных источников

1. Авсеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. - М.: Химия, 1981. - 280 с.

2. Машляковский Л.Н., Лыков А.Д., Репкин В.Ю. Органические покрытия пониженной горючести. - Л.: Химия, 1989. - 184 с.

3. Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. - М.: Химия, 1980. - 274 с.

4. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. - М.: Химия, 1976. - 158 с.

5. Шенкер М.А. Методы получения и изучения свойств галоген-органических соединений. - М.: Химия, 1985. - С.45-49.

6. Копылов В.В., Новиков С.Н., Оксентьевич Л.А. и др. Полимерные материалы с пониженной горючестью. - М.: Химия, 1986. - 224 с.

7. Кодолов В.И., Сапогова Л.А., Бунина И.В. Синтез и исследование фосфорсодержащих полиэфиров // Высокомол. соед. - 1968. - Т. А10. - № 11. - С.2541-2549.

8. Зарипов Р.К., Азербаев И.Н., Аймаков У.А. О реакции конденсации формальдегида со смешанными диалкилфосфитами и синтез ацетильных, ацетиленовых производных эфиров оксиметилфосфиновой кислоты // Усп. химии. - 1973. - Т.6. - № 1. - С.135-136.

9. Бурнаева Л.А., Зимин М.Г., Кутырев Г.А. и др. // Методические указания по спецпрактикуму “Синтез фосфорорганических соединений”. - Казань, 1978. - 45с.

10. 10. Кормачев В.В., Павлов Г.П. Химия элементорганических соединений // Учебное пособие. Чебоксары, 1988. - С.55-57.

Размещено на Allbest.ru