Оптимизация рецептуры огнезащитного пропиточного состава для древесины

Статья посвящена исследованию методов повышения огнестойкости древесины путем применения антипиренов. Рассматриваются различные виды антипиренов, включая бишофит, карбамид, фосфаты аммония, тетраборат натрия, борную кислоту и сульфат аммония. Описываются механизмы их действия, такие как образование защитных слоев, выделение негорючих газов и химические реакции, замедляющие горение. Проведены эксперименты по определению эффективности различных композиций антипиренов. Использовался метод планирования эксперимента по плану Плакетта-Бермана, позволяющий минимизировать количество экспериментов и обеспечить точность результатов. Образцы древесины пропитывались различными растворами антипиренов, после чего проводились испытания на огнестойкость. Анализ полученных данных показал, что наибольшей огнезащитной эффективностью обладают растворы, содержащие однозамещенный фосфат аммония, тетраборат натрия и сульфат аммония. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать огнезащитные свойства древесины в зависимости от состава пропиточного раствора. Однозамещенный фосфат аммония, тетраборат натрия и сульфат аммония оказывают наибольшее воздействие на повышение огнестойкости древесины. Предложенная математическая модель имеет высокий коэффициент детерминации (R² = 0,99) и низкую стандартную ошибку (0,0023%). Оптимальным составом пропиточного раствора является смесь фосфата аммония однозамещенного (10 г/100 мл), сульфата аммония (10 г/100 мл) и тетрабората натрия (5 г/100 мл). Потеря массы после испытаний на огнестойкость образцами древесины, пропитанными растворами, полученными по оптимизированной рецептуре, составила 15,2 %. Полученные результаты позволяют разработать более эффективные методы огнезащиты древесины, расширяя возможности ее применения в строительстве и промышленности.

Ключевые слова: древесина, повышение огнестойкости, антипирены, пропиточный раствор, огневая труба

OPTIMIZATION OF THE FIRE-RETARDANT IMPREGNATION COMPOSITION FOR WOOD

The article is devoted to the study of methods for increasing the fire resistance of wood by using fire retardants. Various types of fire retardants are considered, including bischofite, urea, ammonium phosphates, sodium tetraborate, boric acid and ammonium sulfate. The mechanisms of their action, such as the formation of protective layers, the release of non-flammable gases and chemical reactions that retard combustion, are described. Experiments were conducted to determine the efficiency of various fire-retardant compositions. The Plackett-Berman experimental design method was used, which allows minimizing the number of experiments and ensuring the accuracy of the results. Wood samples were impregnated with various fire-retardant solutions, after which fire resistance tests were carried out. Analysis of the data obtained showed that solutions containing monosubstituted ammonium phosphate, sodium tetraborate and ammonium sulfate have the highest fire-retardant efficiency. A mathematical model has been developed that allows predicting the fire-retardant properties of wood depending on the composition of the impregnating solution. Monoammonium phosphate, sodium tetraborate and ammonium sulfate have the greatest effect on increasing the fire resistance of wood. The proposed mathematical model has a high determination coefficient (R² = 0.99) and a low standard error (0.0023%). The optimal composition of the impregnating solution is a mixture of monoammonium phosphate (10 g/100 ml), ammonium sulfate (10 g/100 ml) and sodium tetraborate (5 g/100 ml). The weight loss after fire resistance tests of wood samples impregnated with solutions obtained according to the optimized formulation was 15.2%. The results obtained make it possible to develop more effective methods of fire protection of wood, expanding the possibilities of its application in construction and industry.

Key words: wood, fire resistance enhancement, fire retardants, impregnating solution, fire tube.