Статьи

Пластики горючие и негорючие 15.08.2018

Пластики горючие и негорючие

Вопрос горючести и огнестойкости пластиков волнует не только промышленного потребителя полимеров, он касается всех, кто сталкивается с доступными изделиями из пластмасс. А они встречаются повсеместно. Интерес вполне оправдан, это важно с точки зрения безопасности.

Между понятиями горючести и огнестойкости есть существенная разница. Она обусловлена тем, что воздействие температуры может привести к разным последствиям для материала. Общим для всех полимеров является свойство воспламенения и продолжения горения при температурах более 500 ОС. Тепловой импульс, несущий энергию 0,85 кДж/м2, воспламеняет любой полимерный материал и приводит к его полной деструкции.

Что такое горение полимера

С точки зрения механизма, горение — это воспламенение и окисление возникших в результате нагревания газообразных продуктов, процесс термоокислительного пиролиза. Способность поддерживать этот процесс есть не у всех полимеров. Например, abs-пластик вспыхивает быстро, подхватывает пламя, а потом начинает гореть сам, выделяя много копоти и пиролизных газов. ПВХ плавится, чернеет и коптит, с трудом подхватывает пламя, а вне зоны нагрева затухает. Но это не значит, что его можно считать огнестойким — после коксования это уже совсем не ПВХ.

Сам процесс термоокислительного пиролиза полимера можно разделить на стадии:

  • материал подвергается нагреванию, аккумулирует энергию;

  • начинается размягчение, при котором сохраняется структура, по мере нагрева пластик становится текучим;

  • горение начинается в тот момент, когда в результате разрушения молекул вещества возникает пиролизный газ — именно он образует пламя;

  • по мере развития деструкции образуется плотная масса — пластик коксуется, твердеет, приобретает черный цвет и полностью теряет свои свойства.

Повторимся — есть полимеры, которые способны гореть сами, они поддерживают процесс, выделяя горючие газы. Есть материалы, которым нужно поступление внешней энергии и сгораемых веществ со стороны, они затухают, будучи вынесены из огня, а при нагреве без пламени коксуются, но не горят. Признаком и условием горения остается выделение пиролизных газов. Результатом — полное разрушение молекулярных связей, коксование, выделение частиц копоти.

Повышение огнестойкости пластика

Огнестойкость не считается показателем способности к горению или затуханию. Это свойство отражает возможность в течение определенного времени и при определенной температуре сохранять молекулярные связи под воздействием пламени. Есть большая разница между тем, как горят плавятся полимеры. Для снижения способности к горению и повышения стойкости при контакте с пламенем применяются методы модификации пластиков:

  • замедляют реакции, приводящие к выделению пиролизных газов;

  • добиваются снижения скорости обмена энергией и веществом в зоне непосредственного горения и контакта с пламенем;

  • вводят в состав пластика ингибиторы разрыва молекулярных цепочек, значительно замедляющие процесс деструкции;

  • повышают температурный предел, при котором начинается воспламенение пиролизного газа или коксование.

Применяя комбинации и модификации, можно получать полимеры термоустойчивые, огнестойкие, с ограниченной способностью к горению, самозатухающие. Все это имеет конкретную цель — максимально сохранить свойства и структуру материала при нагреве.

Горючесть, огнестойкость и переработка полимеров

Переработка пластика поставила перед специалистами вопрос: как поступать с материалами, которые не удалось полностью идентифицировать после попадания в отходы? При смешивании разных фрагментов показатели огнестойкости, воспламеняемости, способности к коксованию и поддержанию пиролиза в массе становятся непредсказуемыми. Именно поэтому возникает необходимость не просто собирать пластик, а отсортировывать его, классифицировать или использовать только как вторичный, с ограниченными возможностями.

Существующие классификации горючести не дают полного ответа на вопрос о том, что же это за признак. Принято условно разделять полимеры на горючие, трудносгораемые и негорючие. К последним по традиции относят материалы, которые не горят самостоятельно или в зоне пламени на открытом воздухе при нагревании до 900-1100 О С. Рециклинг пластика с учетом этой градации требует тщательной сортировки и разделения компонентов смеси, что далеко не всегда возможно технологически и оправдано экономически.

Очень важным при выборе пластика для определенного использования остается вопрос о разнице между его горчестью и огнестойкостью. Отсутствие воспламенения как такового не говорит о способности материала выдержать нагрев и не потерять основные свойства. Для работы с ответственными изделиями важно сохранить конструкционные признаки материала, что чаще всего выражается в поиске самого прочного пластика. Но как он поведет себя при прямом контакте с пламенем — это уже другой вопрос. 

Возврат к списку