Opracowanie innowacyjnych środków uniepalniających do zastosowania w płytach warstwowych

Celem projektu była ocena palności powszechnie stosowanych płyt warstwowych oraz opracowanie i wytworzenie nowych związków lub mieszanin chemicznych, których dodatek spowoduje obniżenie zarówno palności, jak i dymotwórczości płyt warstwowych. Identyfikacja substancji powstających w trakcie spalania płyt warstwowych (komercyjnie dostępnych i uniepalnionych) pozwoli ocenić wpływ opracowanych środków uniepalniających na skład powstających produktów gazowych.

W ramach realizacji 3. etapu projektu zbadano palność i dymotwórczość płyt warstwowych po zastosowaniu opracowanych w 2. etapie środków uniepalniających oraz przeprowadzono analizę jakościową związków chemicznych powstających w wyniku pożarowego scenariusza awarii z udziałem płyt warstwowych.

W 3. etapie projektu wytworzono dwie serie pianek poliizocyjanurowych. Pierwsza seria pianek została wytworzona z wykorzystaniem wytypowanych w 2. etapie projektu czterech związków ograniczających palność: fosforanu histydyny, fosforanu boru, pentaboranu amonu i fosforanu 4-amino-1,2,4-triazolu. Druga seria pianek poliizocyjanurowych została wytworzona z układem środków ograniczających palność, które zostały wytypowane w ramach 3. etapu, tj.: esteru dibutylowego kwasu N,N-bis-(2-hydroksyetylo)-amino-metylo-fosfonowego, difosforanu histydyny, polifosforanu amonu i grafitu ekspandowanego. Z powyższych środków uniepalniających zostały przygotowane mieszanki ograniczające palność, które dodano do pianki poliizocyjanurowej. Tak przygotowane pianki zbadano pod kątem palności i dymotwórczości oraz wykonano analizę termiczną. Dodatkowo wykonano badanie gęstości pozornej, indeksu tlenowego, współczynnika przewodzenia ciepła oraz naprężenia przy 10% ściskaniu pianki w kierunkach równoległym i prostopadłym do kierunku jej wzrostu. Dla wybranych pianek charakteryzujących się najlepszymi właściwościami palnymi wykonano obserwacje mikrostruktury oraz analizę jakościową gazowych produktów rozkładu termicznego.

W pierwszej serii pianek najkorzystniejsze właściwości pod względem zmniejszenia indeksu tlenowego przy zachowaniu podobnej gęstości pozornej do pianki referencyjnej oraz właściwości termoizolacyjnych, jak również dobrych właściwości mechanicznych i stabilności wymiarowej uzyskano w przypadku zastosowania pentaboranu amonu. Jednocześnie zastosowanie środka zmniejszającego palność w postaci fosforanu boru było korzystne pod względem zmniejszenia palności oraz dymotwórczości badanej pianki, przy jednoczesnym zmniejszeniu gęstości pozornej i indeksu tlenowego. Zastosowanie antypirenów w piankach spowodowało zmiany w ich budowie, co zaobserwowano podczas ich rozkładu termicznego.

a)

b)

Projekt III.PB.04.Krzywe a) zmiany masy (TG) i b) pochodnej zmiany masy (DTG) podczas rozkładu termicznego pianek z I serii

Z kolei w II serii pianek zaobserwowano zmniejszenie się indeksu tlenowego przy zachowaniu podobnej gęstości pozornej oraz właściwości termoizolacyjnych dla pianek z kilkuskładnikowym układem uniepalniającym. Zastosowanie układu uniepalniającego składającego się z mieszaniny antypirenów prowadziło również do zmniejszenia palności i dymotwórczości badanych pianek. Obserwacje mikroskopowe wykazały także zmiany w budowie komórkowej wytworzonych pianek, które potwierdziły zmiany w gęstości pozornej pianek. Dodatek antypirenów spowodował zmniejszenie ilości amoniaku obecnego w mieszaninie gazów i dymów. Szczególnie pozytywny efekt osiągnięto w przypadku próbek z kilkuskładnikowym układem uniepalniającym, gdzie ilość amoniaku wykryta w gazach powstających podczas spalania zachodzącego przy dobrej wentylacji spadła praktycznie do zera.

a)

b)

Projekt III.PB.04. Zdjęcia SEM pianki a) referencyjnej i b) z układem uniepalniającym z II serii

Podczas 3. etapu projektu przygotowano zgłoszenie patentowe dotyczące kompozycji bezkalogenowych środków ograniczających palność i dymotwórczość pianek poliizacyjanurowych (zgłoszenie nr P.422 882) oraz materiały informacyjne (zamieszczone na stronie internetowej CIOP-PIB). Dodatkowo informacje dotyczące prowadzonego projektu zaprezentowano na targach Warsaw Plast Expo w Warszawie. Na potrzeby targów przygotowano broszurę oraz plakat dotyczące realizacji projektu.

Wyniki projektu przedstawiono w 1 publikacji naukowej oraz zaprezentowano na 1 konferencji międzynarodowej (online), a także na targach krajowych.