Встановлення закономірностей термічної зміни шару пінококсу біокомпозитного покриття при додаванні нітрату калію
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.341605Ключові слова:
біокомпозитне покриття, оброблення деревини, спучення покриття, шар пінококсу, продукти горінняАнотація
Об’єктом досліджень є вогнезахисні властивості біокомпозитного покриття для деревини при додаванні нітрату калію під час термічної дії. Проблема вогнестійкості біокомпозитів, яка спрямована на підвищення ефективності вогнезахисту конструкцій з деревини, полягає у формуванні вогнестійких покриттів шляхом додавання неорганічних сполук. Такі сполуки характеризуються термостабільністю, зниженою димоутворювальною здатністю і токсичністю продуктів горіння та здебільшого використовуються як синергетичні добавки. Тому в роботі доведено, що при термічній дії на оброблену біокомпозитним покриттям деревину інтенсивне утворення шару пінококсу розпочалося після 62 с на висоту 16 мм, який теплоізолював деревину. Натомість, після впливу радіаційної панелі на зразок деревини, обробленої біокомпозитним покриттям з додаванням нітрату калію, утворення шару пінококсу розпочалося після 48 с термічного впливу, висота якого склала 15 мм, а температура димових газів не перевищила 100ºС. При цьому у покритті розпочинаються хімічні реакції нітрату калію з виділенням оксиду вуглецю, з послідуючою деструкцією поліфосфату амонію, який взаємодіє з біополімером. Та, в свою чергу, впливає на дегидрацію пентаерітриту з утворенням коксу, а одночасний розклад меламіну спонукають кокс пінитися. Склад газоподібних продуктів термічної деструкції біокомпозитного покриття показав, що при додаванні нітрату калію, кількість горючих газів знизилась понад 19 %, а кількість азоту підвищилась понад 10%. Практичне значення полягає у тому, що отримані результати було враховано під час розроблення вогнезахисного покриття для будівництва. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість ефективного захисту деревини покриттям з наявністю біополімерів
Посилання
- Kwang Yin, J. J., Yew, M. C., Yew, M. K., Saw, L. H. (2019). Preparation of Intumescent Fire Protective Coating for Fire Rated Timber Door. Coatings, 9 (11), 738. https://doi.org/10.3390/coatings9110738
- Tang, G., Shang, C., Qin, Y., Lai, J. (2025). Current Advances in Flame-Retardant Performance of Tunnel Intumescent Fireproof Coatings: A Review. Coatings, 15 (1), 99. https://doi.org/10.3390/coatings15010099
- Nazrun, T., Hassan, M. K., Hasnat, M. R., Hossain, M. D., Ahmed, B., Saha, S. (2025). A Comprehensive Review on Intumescent Coatings: Formulation, Manufacturing Methods, Research Development, and Issues. Fire, 8 (4), 155. https://doi.org/10.3390/fire8040155
- Wang, F., Liu, H., Yan, L. (2021). Comparative Study of Fire Resistance and Char Formation of Intumescent Fire-Retardant Coatings Reinforced with Three Types of Shell Bio-Fillers. Polymers, 13 (24), 4333. https://doi.org/10.3390/polym13244333
- Bi, W., Tao, Z., Li, F., Nahar, Y., Jiang, C. (2025). Development of waterborne transparent intumescent coatings for timber buildings: Influence of phosphoric acid ratio. Construction and Building Materials, 493, 143225. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.143225
- Faryal, S., Zafar, M., Nazir, M. S., Ali, Z., Hussain, M., Muhammad Imran, S. (2022). The Synergic Effect of Primary and Secondary Flame Retardants on the Improvement in the Flame Retardant and Mechanical Properties of Thermoplastic Polyurethane Nanocomposites. Applied Sciences, 12 (21), 10866. https://doi.org/10.3390/app122110866
- Ai, L., Chen, S., Zeng, J., Yang, L., Liu, P. (2019). Synergistic Flame Retardant Effect of an Intumescent Flame Retardant Containing Boron and Magnesium Hydroxide. ACS Omega, 4 (2), 3314–3321. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b03333
- Wang, G., Li, W., Bai, S., Wang, Q. (2019). Synergistic Effects of Flame Retardants on the Flammability and Foamability of PS Foams Prepared by Supercritical Carbon Dioxide Foaming. ACS Omega, 4 (5), 9306–9315. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00321
- Lin, F., Zhang, M., Li, X., Mao, S., Wei, Y. (2022). Synergistic Effects of Diatoms on Intumescent Flame Retardant High Impact Polystyrene System. Polymers, 14 (20), 4453. https://doi.org/10.3390/polym14204453
- Li, L., Shao, X., Zhao, Z., Liu, X., Jiang, L., Huang, K., Zhao, S. (2020). Synergistic Fire Hazard Effect of a Multifunctional Flame Retardant in Building Insulation Expandable Polystyrene through a Simple Surface-Coating Method. ACS Omega, 5 (1), 799–807. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03541
- Li, L., Huang, Y., Tang, W., Zhang, Y., Qian, L. (2022). Synergistic Effect between Piperazine Pyrophosphate and Melamine Polyphosphate in Flame Retardant Coatings for Structural Steel. Polymers, 14 (18), 3722. https://doi.org/10.3390/polym14183722
- Hobson, J., Yin, G.-Z., Yu, X., Zhou, X., Prolongo, S. G., Ao, X., Wang, D.-Y. (2022). Synergistic Effect of Cerium Oxide for Improving the Fire-Retardant, Mechanical and Ultraviolet-Blocking Properties of EVA/Magnesium Hydroxide Composites. Materials, 15 (17), 5867. https://doi.org/10.3390/ma15175867
- Tsapko, Y., Tsapko, A., Likhnyovskyi, R., Bielikova, K., Berdnyk, O., Gavryliuk, A. et al. (2025). Establishing regularities of fire protection of wood by a composite coating with a biopolymer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (135)), 16–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.332443
- Kryvenko, P., Tsapko, Y., Guzii, S., Kravchenko, A. (2016). Determination of the effect of fillers on the intumescent ability of the organic-inorganic coatings of building constructions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (83)), 26–31. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79869
- Tsapko, Y., Tsapko, A., Lomaha, V., Illiuchenko, P., Berdnyk, O., Likhnyovskyi, R. et al. (2025). Establishing patterns in the formation of biocomposites for thermal insulation of building structures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (136)), 56–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.337401
- Broido, A. (1969). A simple, sensitive graphical method of treating thermogravimetric analysis data. Journal of Polymer Science Part A-2: Polymer Physics, 7 (10), 1761–1773. https://doi.org/10.1002/pol.1969.160071012
- Tsapko, Y., Tsapko, А. (2017). Establishment of the mechanism and fireproof efficiency of wood treated with an impregnating solution and coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (87)), 50–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.102393
- Kolya, H., Kang, C.-W. (2024). Eco-Friendly Polymer Nanocomposite Coatings for Next-Generation Fire Retardants for Building Materials. Polymers, 16 (14), 2045. https://doi.org/10.3390/polym16142045
- Tsapko, Y., Tkachenko, T., Tsapko, А., Likhnyovskyi, R., Sukhanevych, M., Bereznutska, Y. et al. (2024). Defining patterns in the fire protection of wood with reactive coating. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (132)), 55–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.317334
- Yan, Y., Dong, S., Jiang, H., Hou, B., Wang, Z., Jin, C. (2022). Efficient and Durable Flame-Retardant Coatings on Wood Fabricated by Chitosan, Graphene Oxide, and Ammonium Polyphosphate Ternary Complexes via a Layer-by-Layer Self-Assembly Approach. ACS Omega, 7 (33), 29369–29379. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c03624
- Tsapko, Y., Tsapko, А., Likhnyovskyi, R., Shumbar, K., Slutska, O., Berdnyk, O. et al. (2025). Establishing the rules of formation of fire-resistant biocomposites for building materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (134)), 35–43. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.326655
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Yuriy Tsapko, Аleksii Tsapko, Ruslan Likhnyovskyi, Oksana Berdnyk, Maryna Sukhanevych, Oksana Slutska, Anna Borysova, Oleksandr Dotsenko, Anduij Lyn, Oles Lastivka
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
