Исследование процессов атмосферной деструкции огнезащитного покрытия методами ИК-спектрометрии

Введение. Долговечность и сохранение огнезащитных свойств тонкослойных вспучивающихся покрытий в значительной степени определяются стойкостью их химического состава к атмосферным воздействиям, в первую очередь к влаге. Прямые натурные наблюдения за процессами деструкции требуют длительного времени, что делает актуальным применение инструментальных аналитических методов, таких как инфракрасная спектроскопия, для оперативной диагностики состояния и выявления механизмов деградации. В статье рассмотрены особенности применения ИК-Фурье спектроскопии для сравнительного анализа химического состояния огнезащитного покрытия после эксплуатации в различных климатических условиях.

Цель. Проведение сравнительной идентификации функциональных групп и оценка степени химической деструкции огнезащитного покрытия на эпоксидно- акрилатном связующем после длительного (в течение 2 лет) воздействия атмосферной влаги при эксплуатации в открытой промышленной атмосфере холодного климата (открытый контур) по сравнению с условиями защищенной эксплуатации (закрытый контур).

Материалы и методы. В работе проведен анализ образцов огнезащитного покрытия, отобранных с объектов эксплуатации. Инфракрасные спектры поглощения снимали на Фурье-спектрометре в диапазоне 4000–400 см-1 в форме таблеток с KBr в соответствии с ГОСТ Р 57941-2017. Качественная интерпретация спектров проведена на основе анализа характеристических полос поглощения функциональных групп полимерной матрицы, фосфорорганического антипирена и минерального наполнителя.

Результаты. Методом ИК-спектроскопии установлены значительные различия в химическом состоянии образцов. У образца из открытого контура зафиксировано практически полное исчезновение полос в области 1240–980 см^-1, характерных для валентных колебаний связей P=O и P–O–P полифосфатного антипирена, что свидетельствует о его глубоком гидролитическом разрушении и вымывании. Одновременно наблюдается существенное усиление широкой полосы связанных ОН-групп (3600–3200 см^-1) и ослабление сигнатур эпоксидной матрицы. В образце из закрытого контура ключевые полосы антипирена и полимера сохраняются, однако наличие полосы ОН-группы указывает на начальные стадии гидролиза.

Выводы. Установлено, что доминирующим механизмом деградации огнезащитного покрытия является гидролитическое разрушение, интенсивность которого напрямую зависит от уровня влажностной нагрузки. Результаты подтверждают высокую чувствительность фосфорорганического антипирена и полимерной матрицы огнезащитного покрытия на эпоксидно-акрилатном связующем к длительному воздействию  влаги.

1. Докучаева Л.В. Старостенков А.С., Мельников Н.О. Исследование процессов ускоренного старения огнезащитных покрытий // Успехи в химии и химической технологии. 2012. № 2 (131). С. 99– 104. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-protsessov-uskorennogo-stareniya-ognezaschitnyh-pokrytiy?ysclid=ml7xmfo6tz266373686.

2. ГОСТ Р 57941-2017. Композиты полимерные. Инфракрасная спектроскопия. Качественный анализ. Москва: Стандартинформ, 2017.

3. Комарова М.А., Гришин И.А., Мельников Н.О., Шалабин М.В., Ведяков М.И. Оценка эффективности огнезащитных покрытий в процессе ускоренного климатического старения // Вестник НИЦ «Строительство». 2024. № 3 (42). С. 28–46. DOI: https://doi.org/10.37538/2224-9494-2024-3(42)28-46. EDN: TLKAPC.

4. Комарова М.А., Мельников Н.О., Шалабин М.В., Скоробогатов В.А., Головина Е.В. Огнезащитная эффективность покрытий металлических строительных конструкций при ускоренном климатическом старении // Техносферная безопасность. 2024. № 4 (45). С. 3–22. EDN: NBZDZG.

5. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. Москва: Стандартинформ, 2010.

6. Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия: Основы, техника, аналитического применение: пер. с англ. Москва: Мир, 1982. 327 c.

7. Коровин Я.С., Жаров В.Т. Инфракрасные спектры и структура фосфорорганических соединений. Москва: Наука, 1985. 240 с.

8. Исаакян А.Р., Бегларян А.А., Пирумян П.А. и др. ИК-спектроскопическое исследование аморфных диоксидов кремния // Журнал физической химии. 2011. № 1 (85). С. 78–81. EDN NDJHKH.