Термическое разложение и горение полимеров (стр. 2 из 4)

I I и д.т.

Мономерами (для полимеризации) могут быть вещества, содержащие кратные связи или циклы, раскрывающиеся в результате реакции. Для поликонденсации – вещества, содержащие не менее двух функциональных групп.

Мономеры: этилен СН2=СН2; стирол СН2=СН; капролактам NH2-(CH2)5COOH, I

C6H5

метилметакрилат СН2= С-СООСН3, изопрен СН2=С-СН=СН2,

I I

CH3 CH3

бутадиен СН2=СН-СН=СН2, хлоропрен СН2=С-СН=СН2; винилхлорид СH2=CHCl; акрилонитрил CH2=CH—CN и другие.

Если в процессе участвует несколько видов мономеров, то имеем сополимеризацию (бутадиеннитрильный, бутадиенстирольный каучуки и т.д.)

Поликонденсация - процесс получения полимеров из би – или полифункциональных соединений (мономеров), сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных веществ - воды, спирта, ННal и т. д. Мономер должен содержать не менее двух функциональных групп. Низкомолекулярный продукт надо выводить из зоны реакции, иначе может наступить снижение химического равновесия.

В зависимости от структуры образующегося полимера различают линейную и трёхмерную поликонденсацию.

Линейная поликонденсация – это процесс, приводящий к образованию макромолекул линейной структуры. Это обеспечивается участием в реакции только бифункциональных мономеров.

Трёхмерной поликонденсацией называется процесс, приводящий к образованию макромолекул трёхмерной структуры (три и более функциональных групп).

Линейная поликонденсация (этиленгликоля и терефталевой кислоты):

HOCH2CH2OH + HOOC- -COOH ® HOCH2CH2OCO- -COOH + H2O

® + HOCH2CH2OCO- -COOH ®

® [HO(CH2)2OCO- -COO(CH2)2OCO- -СООН]n + nH2O

лавсанКапрон:

H2N-R-COOH + H2N-R-COOH ® H2O + H2N-R-C-NH-R-COOH

Трёхмерная поликонденсация:

CH2OH HOOC O O

I II II

CHOH + ¾® HOCH2-CH-CH2O-C- -C-OH + H2O

I I

CH2OH HOOC OH

O COOH

+ HOCH2-CH-CH2-O-C- -COOH + 2 ®

OH COOH

O O

II II

® HO-CH2-CH-CH2OC- -C-OCH2-CH-CH2OH идалееидетеще

I I сшивка.

O O

C= O C=O

I I

COOH COOH

Основные методы получения огнестойких материалов на основе полимеров

Способы защиты полимеров от огня:

а) обработка, пропитка полимера неорганической солью – инертный способ,

соль не гасит огонь, а лишь препятствует его распространению от одного

волокна к другому, образуя корку.

б) обработка полимера веществом, разлагающимся под действием огня с

выделением негорючих газов. Образуется над поверхностью материала

защитная газовая подушка.

При введении в материал огнезащитных добавок (антипиринов) изменяется состав и структура материала, что зачастую приводит к снижению горючести. Антипирины снижают горючесть различным образом: 1) ингибируют реакцию горения; 2) изменяют долю возвращённой теплоты горения; 3) приводят к получению менее горючих продуктов пиролиза; 4) снижают скорость диффузии горючих продуктов пиролиза к фронту пламени. Антипиринами могут быть вещества, которые содержат фосфор, галоген, азот, сурьму в своём составе. К этой категории могут быть причислены гидроокись алюминия, соединения бора, силикаты, карбонаты.

Наиболее эффективными и практически универсальными антипиринами являются фосфор - и галогенсодержащие соединения.

Важнейшие представители полимеров

Пластичными массами называют материалы, полученные на основе полимеров, содержащие различные добавки и способные под влиянием температуры и давления, становиться пластичными. В состав пластмасс, кроме полимера, входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, отвердители, смазывающие вещества и другие.

В качестве наполнителей применяют порошкообразные, волокнистые и листообразные горючие и негорючие вещества. Содержание наполнителя в пластмассах 30 % - 70 %.

К порошкообразным наполнителям относятся вещества минерального происхождения – кварцевая мука, мел, тальк и другие измельчённые материалы. Эти наполнители придают пластмассе теплостойкость, кислотостойкость, увеличивают твёрдость, а такие удешевляют пластмассу и повышают её долговечность, что основано важно для пластмасс, применяемых в строительстве.

Волокнистые наполнители – асбестовое волокно, хлопковое очесы, древесное волокно, стеклянное волокно – также увеличивают прочность пластмасс и снижают их хрупкость, повышают теплостойкость (асбест, волокно, короткое стекловолокно).

Листообразными наполнителями для пластмасс является бумага, х/б и стеклоткани, асбестокартон и т. д.

Пластификаторы вводят в пластмассы для увеличения их эластичности. Кроме того, пластификаторы улучшают другие свойства полимеров морозостойкость, огнестойкость, стойкость к действию Уф-света, а также облегчают условия переработки. Пластификаторы должны совмещаться с полимером, быть химически инертными и мало летучими. В качестве пластификаторов в пластмассах применяют главным образом сложные эфиры различных кислот, а также низкомолекулярные полиэфиры.

Стабилизаторы – вещества, которые вводят в пластмассы для повышения их стойкости к действию тепла, света, кислорода воздуха и т. д., т. е. замедления сгорания полимера, протекающего при переработке и эксплуатации. В качестве стабилизаторов применяют большое количество органических и металлоорганических соединений.

Красители и пигменты придают пластмассам определённый цвет. Они должны иметь живые тона, не давать грязноватого оттенка, обладать химической стабильностью. В качестве красителей применяют такие органические красители, как нитрозин, пигмент жёлтый, хризондин, в качестве пигментов - охру, сурик, умбру, ультрамарин, окись хрома, белила.

Отвердители вводят в некоторые полимеры для перевода их в неплавкое и нерастворимое соединение. В качестве отвердителей применяют различные перекиси и гидроперекиси, третичные амины, ангидриды различных кислот и др. В ряде случаев для сокращения времени отверждения применяют ускорители отверждения.

Смазывающие вещества вводят в пластмассы для предотвращения прилипания к пресс-формам (олеиновая кислота, стеарин и другие).

Пластмассы на основе полиэтилена устойчивы к действию растворителей и концентрированных кислот; хорошие диэлектрики Тпл. ~ 300 оC. При температуре 100 оС происходит их окисление и изменение физических свойств. Горят светящимся пламенем. Твоспл. – 300 оС, Твсп.- 400 оС. Qсгор. – 11135 ккал/кг. При нагревании идёт деполимеризация с образованием горючих смесей [трубы, плёнка, электроизоляция …].

Пластмассы на основе полистирола – твёрдые, прозрачные, хрупкие вещества, растворимые в бензоле, толуоле и др. ароматике, диэлектрики. С целью уменьшения хрупкости проводят сополимеризацию полистирола с каучуком. В этом случае получают ударопрочное вещество. Тпл. и Твоспл. – 200 оС, Твсп. – 400 оС. Горит сильно коптящим пламенем. Q – 9000 ккал/кг. Пыль пожаровзрывоопасна. [ванны, раковины, детали холодильников, облицовочная плитка, пенопласты и т. д.].