Синхротронное малоугловое исследование антипиренов на основе сульфата аммония и двузамещенного фосфата аммония

Использование дерева в конструкциях и отделочных материалах при строительстве зданий позволяет существенно сократить сроки их возведения, однако высокая горючесть древесины ограничивает ее применение в строительной индустрии. Для повышения огнестойкости деревянные конструкции пропитывают огнезащитными составами, структура которых влияет на их проникающую способность. В работе представлены результаты малоуглового рентгеновского исследования структуры антипиренов на основе сульфата и фосфата аммония. Определены радиусы инерции гидратированных комплексов, образующихся при растворении антипиренов в воде, их форма и вид цепей, вдоль которых расположены гидратированные ионы. Выявлено, что наличие дифракционных максимумов указывает на наличие упорядоченности в расположении гидратированных ионов. Кроме того, водные растворы сульфата аммония и двузамещенного фосфата аммония содержат гидратированные комплексы двух типов, имеющих одинаковую форму, но разный радиус инерции. Гидратированные ионы в комплексах располагаются вдоль персистентных цепей, а в расположении ионов зафиксирована упорядоченность, зависящая от их типа. Полученные результаты могут быть использованы при создании антипиренов с уменьшенным радиусом инерции, что повышает проникающую способность обрабатывающего раствора и пожарную безопасность деревянных конструкций.

1. Wimmers G. Wood: a construction material for tall buildings / Nature Reviews Materials. 2017. Vol. 2. N 12. Art. 17051. DOI: 10.1038/natrevmats.2017.51

2. Özdemir F., Tutus A. Effects of fire retardants on the combustion behavior of high-density fiberboard / BioResources. 2013. Vol. 8. N 2. P. 1665 – 1674.. DOI: 10.15376/biores.8.2.1665-1674

3. Богданова В. В., Кобец О. И., Кирлица В. П. Механизм и синергическое действие азот-фосфор-содержащих антипиренов при огнезащите и тушении древесины и торфа / Химическая физика. 2016. Т. 35. № 4. С. 57 – 63. DOI: 10.7868/S0207401X16040038

4. Khelfa A., Bensakhria A., Weber J. Investigations into the pyrolytic behaviour of birch wood and its main components: primary degradation mechanisms, additivity and metallic salt effects / Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2013. Vol. 101. P. 111 – 121. DOI: 10.1016/j.jaap.2013.02.004

5. Иванов А. В., Столяров С. О., Дементьев Ф. А., Ферулев А. П. Исследование эксплуатационных характеристик огнезащитных покрытий на основе эпоксидных смол, модифицированных астраленами / Пожаровзрывобезопасность. 2020. Т. 29. № 1. С. 55 – 68. DOI: 10.18322/pvb.2020.29.01.55-68

6. Умрихина М. Ю., Шорохова Т. О., Уткин С. В., Пьянкова Л. А., Краснова Л. Ю. Исследование огнезащитных вспучивающихся покрытий при их эксплуатации методами рентгенофазового, термического анализов и ИК спектроскопии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 3. С. 25 – 31. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-25-31

7. Корольченко О. Н., Цариченко С. Г., Константинова Н. И. К вопросу о свойствах пожарной опасности огнезащищенной древесины / Пожаровзрывобезопасность. 2021. Т. 30. № 2. С. 23 – 34. DOI: 10.22227/pvb.2021.30.02.23-34

8. Бороздин С. А., Гитцович Г. А., Ветров В. В., Морозов С. С. Эффективность огнезащитных составов при нанесении их на различные породы древесины / Современные проблемы гражданской защиты. 2020. № 3(36). С. 70 – 76.

9. Karpovič Z., Šukys R., Gudelis R. Toxicity research of smouldering and flaming pine timber treated with fire retardant solutions / Journal of Civil Engineering and Management. 2012. Vol. 18. N 4. P. 600 – 608. DOI: 10.3846/13923730.2012.709195

10. Yorur H., Kurt S., Yumrutas I. The effect of aging on various physical and mechanical properties of scotch pine wood used in construction of historical Safranbolu houses / Drvna Industrija. 2014. Vol. 65. N 3. P. 191 – 196. DOI: 10.5552/drind.2014.1328

11. Van der Veen I., De Boer J. Phosphorus flame retardants: properties, production, environmental occurrence, toxicity and analysis / Chemosphere. 2012. Vol. 88. N 10. P. 1119 – 1153. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.03.067

12. Свергун Д. И., Фейгин Л. А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. — М.: Наука, 1986. — 280 с.

13. Василевская Т. Н. Эволюция неоднородной структуры модельных натриево-силикатных стекол в процессе бинодального распада: исследование методом рентгеновского малоуглового рассеяния / ФТТ. 2014. Т. 56. Вып. 4. С. 741 – 748.

14. Петраков А. П., Зубавичус Я. В. Исследование структуры фибриногена методом малоуглового синхротронного рассеяния / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 7. С. 43 – 47. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-7-43-47

15. Бойко В. И., Казарян М. А., Шаманин И. В., Ломов И. В. Оценка размеров сольватной оболочки катионных аквакомплексов в растворах солей / Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 4. С. 81 – 85.

16. Балданов М. М., Балданова Д. М., Жигжитова С. Б. К проблеме радиусов гидратированных ионов / Доклады АН ВШ. 2006. Вып. 2. С. 32 – 37.

17. Шуткина Е. А., Невакшенова Е. Е., Письменская Н. Д., Мареев С. А., Никоненко В. В. Диффузионная проницаемость анионообменных мембран в растворах дигидрофосфата натрия / Конденсированные среды и межфазные границы. 2015. Т. 17. № 4. С. 566 – 578.

18. Василевская Т. Н., Антропова Т. В. Изучение структуры стеклообразных нанопористых матриц методом рентгеновского малоуглового рассеяния / ФТТ. 2009. Т. 51. Вып. 12. С. 2386 – 2393.

19. Радченко Ф. С., Озерин А. С. Исследование структуры пентагидроксохлорида алюминия методом малоуглового рентгеновского рассеяния / Известия ВолгГТУ. 2006. Вып. 3. № 1. С. 154 – 157.

20. Зубавичус Я. В., Словохотов Ю. Л. Рентгеновское синхротронное излучение в физико-химических исследованиях / Успехи химии. 2001. Т. 70. № 5. С. 429 – 463. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000656

21. Смирнов П. Р., Гречин О. В. Структура ближнего окружения ионов в водных растворах хлорида кальция по данным рентгеноструктурного анализа / Журнал физической химии. 2022. Т. 96. № 4. С. 529 – 534. DOI: 10.31857/S004445372204029X

22. Смирнов П. Р., Гречин О. В. Формирование структуры водных растворов хлоридов марганца, никеля, меди и цинка по данным рентгеноструктурного анализа / Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 1. С. 60 – 64. DOI: 10.31857/S0044453720010306