Исследование эффективности применения кокамидопропилбетаина в огнезащитных пропиточных составах для древесины

Проведено комплексное исследование эффективности применения кокамидопропилбетаина в качестве модифицирующей добавки к огнезащитным пропиточным составам для древесины. Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных средств глубокой пропитки древесины, обеспечивающих ее перевод в группу трудновоспламеняемых материалов. Цель исследования – оценка влияния концентрации кокамидопропилбетаина (КАПБ) на реологические свойства пропиточных растворов и огнезащитную эффективность обработанной древесины. Методы исследования включали определение краевого угла смачивания методом сидячей капли, изучение кинетики капиллярного впитывания в течение 24 часов, испытания на горючесть с определением потери массы образцов. В качестве основы использовали композицию на основе однозамещенного фосфата аммония (16,32 %) и тетрабората натрия (2,04 %). Результаты исследований показали выраженную зависимость смачивающей способности от концентрации КАПБ. При увеличении содержания ПАВ с 0 % до 0,25 % краевой угол смачивания уменьшался с 72,9° до 37,8°. Наибольшая глубина капиллярного проникновения (29,3 мм) достигнута при концентрации КАПБ 0,15 %, что в два раза превышает показатель базового состава без ПАВ. Ключевым результатом работы является установление оптимальной концентрации КАПБ (0,15 %), при которой достигается минимальная потеря массы при огневых испытаниях (19,1 %) в сочетании с максимальной глубиной пропитки. Выявлен нелинейный характер зависимости огнезащитной эффективности от концентрации ПАВ, обусловленный собственной горючестью кокамидопропилбетаина. Результаты работы могут представлять ценность для предприятий, занимающихся огнезащитной обработкой древесины в строительной и мебельной промышленности.

Ключевые слова: древесина, снижение горючести, антипирены, пропиточный раствор, ПАВ, кокамидопропил бетаин, огневая труба.

STUDY OF THE EFFICIENCY OF USING COCAMIDOPROPYL BETAINE IN FIRE-RETARDANT IMPREGNATION COMPOSITIONS FOR WOOD

A comprehensive study of the effectiveness of cocamidopropyl betaine as a modifying additive to fire-retardant wood impregnations was conducted. The relevance of the study is determined by the need to develop effective means for deep wood impregnation, ensuring its transfer to the group of flame-retardant materials. The aim of the study was to evaluate the effect of cocamidopropyl betaine (CAPB) concentration on the rheological properties of impregnation solutions and the fire-retardant effectiveness of the treated wood. Research methods included determining the contact angle using the sessile drop method, studying the kinetics of capillary absorption over 24 hours, and flammability tests with determination of sample mass loss. A composition based on monobasic ammonium phosphate (16.32%) and sodium tetraborate (2.04%) was used as a base. The results of the study showed a pronounced dependence of the wetting ability on the concentration of CAPB. With an increase in the surfactant content from 0% to 0.25%, the contact angle decreased from 72.9° to 37.8°. The greatest capillary penetration depth (29.3 mm) was achieved at a 0.15% cocamidopropyl betaine concentration, which is twice that of the base composition without surfactants. The key result of the study is the establishment of the optimal 0.15% cocamidopropyl betaine concentration, which achieves minimal weight loss during fire tests (19.1%) in combination with maximum impregnation depth. A nonlinear dependence of fire protection efficiency on surfactant concentration was revealed, caused by the intrinsic flammability of cocamidopropyl betaine. The results of the study may be valuable for companies engaged in fire protection treatment of wood in the construction and furniture industries.

Key words: wood, flammability reduction, fire retardants, impregnation solution, surfactants, cocamidopropyl betaine, fire tube.