3. Особенности поведения пластмасс в условиях пожара. На пожаре способны плавиться и течь

Cheshko - Rassledovaniye pozharov 2004

ГЛАВА 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБГОРЕВШИХ ОСТАТКОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Некоторые особенности поведения полимерных материалов при пожаре

Полимерами принято называть вещества, состоящие из макромолекул, которые содержат повторяющиеся химические единицы. Такие химические единицы соединены в основном в линейные цепи или цепи с разветвлениями, образующие трехмерную сетчатую структуру[56]. Полимеры(полимерные материалы) существуют в природе, примером природных полимеров может быть целлюлоза. В данном разделе речь пойдет в основном о синтетических полимерах и, соответственно, синтетических полимерных материалах.

Поведение полимерного материала на пожаре зависит от элементного и функционального состава полимера, его структуры, а также вида полимерного изделия. Рассмотрим некоторые свойства и особенности структуры полимеров, имеющие непосредственное отношение к их поведению на пожаре.

Превращения полимерного материала в условиях пожара происходят, как правило, по следующей схеме:

Через стадию плавления, предшествующую термическому разложению полимера, проходят при нагревании так называемые термопластичные полимеры. По химической структуре это преимущественно вещества, макромолекулы которых имеют линейное строение, с отсутствием или минимальным количеством поперечных связей(сшивок) [56].

Кроме термопластов, по этой схеме происходят превращения при пожаре тяжелых углеводородов(например, парафинов).

Материалы второй большой группы - термореактивные полимеры - имеют разветвленную(сетчатую) структуру с поперечными сшивками; они не способны плавиться при нагревании и разлагаются, минуя эту стадию, с образованием летучих веществ и угольного(коксового) остатка. Аналогичным образом ведут себя природные полимеры(компоненты древесины) - целлюлоза и лигнин. В литературе, правда, отмечается, что неспособность целлюлозы плавиться при нагревании объясняется не наличием в ней поперечных сшивок, а сильным межмолекулярным

взаимодействием линейчатых цепей за счет водородных связей и полярных групп

[56].

Поведением, не укладывающимся в приведенную выше схему, отличаются полиуретаны. Они разлагаются с образованием жидких продуктов, которые продолжают деструктировать с образованием летучих веществ[2].

Плавление термопластичных полимеров. Температура плавления (или температурный диапазон плавления) термопластичных полимеров зависит от структуры, функционального состава полимера, его молекулярной массы. Для

основных типов полимеров данные по температуре плавления приведены в таблице

1.4.

Способность термопластичных полимерных материалов при достижении относительно низких температур плавиться и течь может оказать заметное влияние на ход развития пожара на начальной и последующих стадиях. Это обстоятельство обязательно нужно учитывать при исследовании пожара.

Расплавляющийся, текущий(капающий) полимер может создавать дополнительные очаги горения. Такой процесс наблюдается, например, при возникновении

аварийного режима в люминесцентном светильнике с рассеивающим экраном из оргстекла (полиметилме-такрилата- ПММА). Множественные мелкие очаги

горения в местах падения горящих капель ПММА на ковровое покрытие пола могут способствовать быстрому дальнейшему развитию горения. Расплавле-ниеизоляции проводов, находящихся под током, может способствовать возникновению дуги короткого замыкания, распространяющейся, по мере плавления изоляции, вдоль провода и также способствующей образованию новых зон горения.

При загорании телевизора, например, в результате аварийного режима в блоке строчной развертки, капающий и горящий полистирол задней крышки корпуса

может способствовать возникновению горения стола или тумбочки под телевизором, напольного покрытия. Именно такой вариант событий имел место, по мнению экспертов, на начальной стадии развития пожара в гостинице"Ленинград" (Санкт-Петербург, 23 февраля1991 года). Аналогичные процессы могут возникать и при аварийной работе других электроприборов; ведь ударопрочный полистирол- основной вид пластмассы, используемой для изготовления их корпусов и деталей.

Необходимо обратить внимание эксперта и на то обстоятельство, что текущий и

горящий полимер может создавать зоны локальных разрушений конструкций и предметов интерьера, которые могут быть истолкованы как очаговые зоны.

Возникновение этих зон возможно не только на конструкциях из сгораемых материалов, но и на бетонных, металлических объектах. Этому способствует вязкость и высокая адгезионная способность расплавленного полимера, прилипающего, как напалм, к конструкции и горящего на его поверхности, в пазах и щелях.

Таблица 1.4 Температуры плавления некоторых полимеров,°С[56]

Полиолефины
полиэтилен	368-414
полипропилен	438-462
полиизобутилен	275
Полистиролы
полистирол	498-523
поли-2-метилстирол	633
поли-4-метоксистирол	511
поли-3-фенил-1 -изопен	503-513
Полигалогенолефины
поливинилфторид	437
поливинилхлорид	558
поливинилиденхлорид	463-483
политетрафторэтилен	303-600
полихлортрифторэтилен	483-495
Поливинилы
поливинилциклопентан	565
поливинилциклогексан	575-656
поливиниловый спирт	531-538
поливинилизобутиловый
эфир	443
поливинилметилкетон	443
Полиакрилаты
полипропилакрилат	388-435
Полиметакрилаты
полиметилметакрилат
(оргстекло)	433-473
Другие полиакрилы
полиакрилонитрил	591
полиметакрилонитрил	523
поли-М-изопропил-
акриламид	473

Полиоксиды
полиоксиметилен	333-471
полиоксиэтилен	335-345
полиацетальдегид	438
полиоксипропилен	333-348
Полисульфиды
полифениленсульфид	527-563
полипропиленсульфид	313-326
Полиэфиры
полиэтилен адипин ат	320-338
полиэтиленсебацинат	351
полиэтилентерефталат	538-557
политетраметилентерефталат	505
Полиамиды
поли-6-аминогексановая
кислота(найлон-6)	487-506
поли-8-аминооктановая
кислота(найлон-8)	458-482
поли-12-аминододекановая
кислота(найлон-12)	452
полигексаметиленсебац-
амид (найлон-6,10)	523-545
Поликарбонаты
поли-1, 1-бутан-бис-
(4-фенил)карбонат	443
поли-1, 1-(1-фенилэтан)-
-бис(4-фенил) карбонат	503
поли-2, 2-пропан-бис[4-
(2,6-дихлорфенил)] карбонат	533
Другие полимеры
поли-п-ксилилен	648-713
политетра-фтор-п-ксилилен	773

Термореактивные полимерные материалы, не способные к плавлению в условиях пожара, могут причинять в процессе пожара неприятности другого рода. Некоторые из них(пенополиуретаны, фенопласты, латексные пенорезины) способны к тлеющему горению[2], что может обуславливать специфические особенности развития пожара, особенно на первой его стадии. Экспертные проблемы, возникающие в связи с тлеющим горением, рассмотрены в гл.З, ч.II этой книги.

Эластичный пенополиуретан, несмотря на то, что относится к термореактивным материалам, ввиду отмеченной выше способности образовывать при термическом разложении жидкую фазу, ведет себя на пожаре как термопластичный материал. Со всеми вытекающими из этого возможными последствиями, о которых шла речь выше.

Термическая деструкция полимеров. Термическая деструкция полимера начинается с отщепления наименее термостойких фрагментов макромолекулы и деструкции соответствующих структурных групп. Происходит это за счет разрыва связейC-N, C-Hal, C-0. У отдельных полимеров(см. табл. 1.5) термическая деструкция включает и процесс деполимеризации.

Термостойкость полимеров снижаегся при разветвлении цепи полимера, наличии в главной цепи макромолекул ненасыщенных связей, кислорода[56].

Температура начала процесса термической деструкции у ряда полимеров довольно низка. Так например, термическое разложениеполи-винилхлориданачинается с его дегидрохлорирования(отщепления хлористого водорода) при240 °С. У хлорированного полиэтилена эта реакция протекает при135-168 °С; у сульфохлорированного полиэтилена(хайпалона) разложение начинается с

выделения сернистого ангидрида и хлористого водорода в интервале температур 125-150 °С. [57]. Поливинилхлорид к260 °С теряет за счет разложения50 % своей массы(табл. 1.5). У полистирола, например, такая степень разложения достигается при нагреве до364 °С, у полиметилметакрилата(оргстек-ла) - до327 "С.

Таблица 1.5

Некоторые характеристики процесса термического разложения полимеров [56]

Полимер	•То,5,°С	Выход мономера, %	Е'акт.,
			ккал/моль

Полиэтилен (разветвл.)	404	0,025	63
Полипропилен	387	0,2	58
Полистирол	364	40	55
П олиметилметакрилат	327	>95	52
Поливинилацетат	269	0	17
Поливинилхлорид	260	0	32
Политетрафторэтилен	509	>95	81

Примечание: Т0,5 - температура разложения50 % массы полимера;

Eакт -эффективнаяэнергия активации процесса разложения.

В результате термической деструкции полимеров образуется, как правило, две группы продуктов- низкомолекулярные летучие продукты(осколки макромолекул) и твердый(угольный, коксовый- в разных источниках его называютпо-разному) остаток. Летучие продукты, скапливаясь в условиях, этому способствующих(закрытое помещение с недостаточным воздухообменом или отдельные застойные зоны), могут приводить к возникновению весьма неприятных ситуаций в ходе развития пожара или его тушения. Так, например, при резком поступлении новых порций воздуха, вследствие открывания двери или разрушения остекления в помещении, может произойти вспышка газообразных продуктов пиролиза, концентрация которых была выше НКПВ. С подобными ситуациями эксперту часто приходится сталкиваться при расследовании пожаров(взрывов) в саунах. В данном

случае причиной является накопление газообразных продуктов пиролиза природных полимеров - лигниноцеллюлозного комплекса древесины, но известны подобные взрывы, связанные и с пиролизом синтетических полимеров. Так, например, Д. Драйздейл[2] упоминает о крупном взрыве на складе, где хранились матрацы из пенорезины. Причиной взрыва послужило накопление горючих газообразных продуктов длительного низкотемпературного пиролиза(тления) данного полимера.

К счастью, на большинстве пожаров имеющиеся в зоне пиролиза источники зажигания"вовремя" (если можно так выразиться) поджигают газообразные продукты пиролиза полимера, обеспечивая их относительно спокойное и, более или менее, полное(в зависимости от условий воздухообмена и природы полимера) выгорание.

Некоторую информацию, правда, довольно ограниченную, могут дать

эксперту сведения о цвете дыма и пламени.

Коптящее пламя с высокой относительной излучающей способностью дают газообразные продукты деструкции полимеров, содержащие молекулы ароматических углеводородов. Последние, кстати, образуются не только при сгорании полимеров, содержащих ароматические структуры(например, бензол и стирол при сгорании полистирола), но и при горении обугленного остатка полимеров алифатической природы(бензол, образующийся при горении поливинилхлорида) [2, 58]. Большое количество копоти и дым обильного черного цвета образуется при сгорании саженаполненных эластомеров(резин).

Рыжий цвет дыма свидетельствует о присутствии в продуктах сгорания окислов азота и является признаком горения азотсодержащих полимеров, например, полиуретана или нитрованной целлюлозы(коллоксилина).

Токсичность газообразных продуктов сгорания полимеров обуславливается наличием в них целой гаммы веществ. Например, в продуктах термоокислительной деструкции и неполного сгорания полиуретанов содержатся изоцианаты, цианистый водород, ацетонитрил, акрилонитрил, метан, этан и другие предельные и непредельные углеводороды, окись углерода. Пенополистирол при горении выделяет окись углерода, фенол, ацетон, бензол, стирол, другие токсичные ком- поненты[58]. Углекислый газ(двуокись углерода), продукт полного сгорания углерода полимеров, не обладает токсическим действием, но также представляет опасность для человека, т. к. выделяется в больших количествах и своим присутствием снижает содержание кислорода в газовой фазе.

Основным опасным компонентом газообразных продуктов сгорания большинства синтетических полимеров, как, впрочем, и древесины, следует считать окись углерода(угарный газ). Он обладает высокими токсичными свойствами,

выделяется в значительных больших количествах при горении любых углеродсодержащих веществ.

Количества окиси углерода, которые выделяются при сгорании полимеров,

составляют, по данным[59], % масс.:
Полиэтилен высокого давления	8,94-12,12
Полипропилен	9,65-10,94
Полистирол	7,6-12,0
Сополимер акрилонитрила и бутадиенстирола	10,46-12,05
Поливинилхлорид	12,56-18,91
Жесткий пенополиуретан	12,21-15,42
Поликарбонат	15,86-17,22
Полиметилметакрилат	16,40-20,57

Конечно, приведенные цифры не абсолютны, количество выделяющегося

угарного газа непосредственно зависит от условий воздухообмена и температуры нагрева материала. В целом, по данным того же источника[59], для большинства

полимерных материалов уровень выделения СО составляет 40-200 мг/г сгоревшего материала, а для отделочных материалов он может быть400-600 мг/г и выше[59].

Концентрация окиси углерода, приводящая к гибели человека за время от3 до

60 минут,составляет 0,2-1,0%(2500-12000мг/м3) [59].

Установление непосредственной причины гибели человека на пожаре - делосудебно-медицинскойэкспертизы, но и техническому специалисту(пожарному эксперту) иногда приходится отвечать на вопросы такого рода: "Мог ли пожар, при той ограниченной площади, на которой он произошел, привести к гибели человека?" Чтобы ответить на него, нужно иметь в виду, что, например, полное сгорание всего0,6 кг(!) дерева или хлопка в закрытом помещении размером3х4, 5х3 м приводит к образованию опасной для жизни концентрации окиси углерода[59]. В случае горения, например, полистирола, к созданию в том же помещении опасной для жизни концентрации может привести сгорание одного килограмма этого полимера.

Таким образом, на квартирных пожарах при развитии горения в закрытой комнате концентрации уже одного токсичного компонента-окисиуглерода- часто бывает достаточно для летального исхода у находящегося там человека,

Выделение других токсичных компонентов, специфичных для полимеров,

может еще более обострить ситуацию и в результате привести к отравлению и даже гибели человека при, казалось бы, совсем локальной и незначительной по площади зоне горения. Эта зона может составлять часть кресла, дивана- ведь те же

упомянутые выше пенополиуретаны широко используются при изготовлении мягкой мебели. А известно, что, например, при температуре пиролиза1000 °С около70 % содержащегося в данном материале азота выделяется в виде цианистого водорода[58].

Необходимые при проведении экспертизы сведения о пожароопасных и некоторых физико-химическихсвойствах полимерных материалов могут быть получены в справочном издании[60], а также в упомянутых выше источниках.

При практическом использовании справочных данных надо, однако, иметь в виду два обстоятельства. Первое заключается в том, что пожароопасные

характеристики исследуемых веществ определены в условиях специальных испытаний на соответствующих лабораторных установках. В условиях реального пожара поведение материала, граничные условия возникновения и развития тех или иных процессов, состав продуктов пиролиза могут быть существенно иными. Это замечание, впрочем, относится не только к полимерам.

Второе обстоятельство заключается в том, что полимерные материалы, используемые на практике, не являются чистыми веществами. Для придания тех или иных потребительских или технологических свойств в них добавляют наполнители, мягчители, пластификаторы, другие компоненты. И не стоит удивляться, например, если по имеющимся у эксперта данным, на пожаре имело место распространение горения по проводу с поливинилхлоридной изоляцией, а, судя по пожароопасным характеристикам ПВХ, содержащимся в справочниках, этого быть не должно. Свою неблаговидную роль играют в данном случае пластификаторы- органические вещества, входящие в рецептуру изоляции в значительных количествах(до20-40 %). Они придают изоляции нужныефизико-механическиесвойства, но, увы, повышая при этом горючесть материалов.

3.2. Свойства коксовых остатков полимеров и их связь с условиями горения

Данные о составе, структуре, свойствах обугленных остатков полимеров и их

взаимосвязи с условиями горения в химической и криминалистической литературе довольно малочисленны.

Найзер и Севечек [61], исследуя состав твердых углеродных остатков термического разложения пенополиуретана на воздухе и в азоте, показали, что

количество твердых остатков и содержание в них экстрагируемых бензолом веществ зависят от температуры разложения полимера. Те же авторы в работе[62] описали для продуктов термической и термоокислительной деструкции поливинилхлорида, полистирола и полиамида зависимость степени карбонизации, в частности, отношения Н/С и количества экстрагируемых бензолом веществ, от температуры и состава среды. Авторы считают, что найденные зависимости могут быть полезными при экспертизе реальных пожаров[62].

Можно с достаточной уверенностью предположить, что тенденции изменения структуры и свойств обугленных остатков природного полимера- древесины, которые отмечались в главе2, должны быть, в определенной степени, присущи и синтетическим полимерам. Отщепление наиболее термолабильных групп на начальных стадиях пиролиза и постепенная карбонизация(обуглероживание, обогащение углеродом) угольного остатка должны приводить к соответствующему снижению содержания в нем гетероатомов- азота, кислорода, галогенов, серы, фосфора. И, действительно, в остатках хлорированных полимеров, по мере повышения температуры и длительности их нагрева, снижается содержание хлора(о

реакции дегидрохлорирования поливинилхлорида и хлорированного полиэтилена речь шла в начале данной главы). Пенополиуретаны теряют азот за счет отщепления цианидов, изоцианатов и др. веществ; жесткие ППУ(метандиизоцианат, толи- лендиизоцианат, изоцианурат) отщепляют почти весь азот при нагреве до500 °С, а эластичные ППУ еще быстрее- до300 °С(при времени термического нагрева15 мин). Таким образом, после пожара коксовый остаток пенополиуретана практически не должен содержать азота.

Процессы ароматизации, конденсации(уплотнения структуры) угольного вещества с повышением температуры нагрева, вполне естественно, способствуют и отмеченному выше снижению атомного соотношения"водород/углерод", уменьшению содержания низкомолекулярных экстрактивных веществ. Аналогичным древесине образом, по мере карбонизации остатка полимера(если, конечно, полимер склонен к карбонизации при нагреве) должны меняться его спектральные(ИК) характеристики, физические свойства(в том числе электросопротивление). Можно также предположить, что карбонизованные остатки полимера, образовавшиеся, например, при400 °С, должны иметь остаточное содержание летучих веществ выше, чем у остатков, обугленных при700-800 °С.

Приведенные выше соображения, прежде чем ими руководствоваться на практике, конечно же требуют экспериментального подтверждения. К настоящему

времени экспериментально доказана возможность использования в исследовании после пожара обугленных остатков некоторых полимеров метода измерения электросопротивления, термогравиметрического и дифференциального термического анализа, инфракрасной спектроскопии и некоторых других. Остановимся на этом подробнее.

3.3. Определение удельного электросопротивления обугленных остатков полимеров

Тенденции в изменении удельного электросопротивления обугленных остатков в зависимости от температуры и длительности процесса карбонизации у ряда полимеров такие же, как у древесины. Электросопротивление последовательно снижается с увеличением температуры и длительности теплового воздействия. Это

обстоятельство дает возможность использовать чрезвычайно простой и экспрессный метод определения электросопротивления не только для исследования древесных углей, но и углей полимеров. Правда, относится это не ко всем полимерным материалам, а только к тем, которые образуют при сгорании карбонизованный остаток, т.е., прежде всего, к термореактивным полимерам, а также тер- мопластичным полимерам, которые при пиролизе"сшиваются" с образованием обугленной массы. Метод может быть применен и для исследования твердых, жидких парафинов и т.д. (см. гл.З, ч.II).

На рис. 1.29 показаны зависимости электросопротивления обугленных

остатков изделий на основе поливинилхлорида от температуры изотермического нагрева.

Видно, что с повышением температуры пиролиза коксового остатка электросопротивление снижается в широких пределах- от1×109 до1×101 Ом×см.

Рис.1.29. Зависимость удельного электросопротивления карбонизованных остатков поливинилхлоридных материалов от температуры пиролиза. Длительность нагрева: 1- 30 мин; 2- 60 мин

Увеличение длительности нагрева с 30 до60 минут дает возможность пройти процессу карбонизации при каждой конкретной температуре более полно, в результате чего криваяlgR=f(T) сдвигается в сторону меньших элек- тросопротивлений(рис. 1.29). Однако влияние времени пиролиза на величинуR значительно менее существенно, чем влияние температуры.

Полученные закономерности позволяют, используя величину логарифма удельного электросопротивления в качестве интегрального показателя, выявлять

исследованием обугленных остатков такого рода полимерных материалов зоны их

термических поражений на месте пожара.

При выявлении зон термических поражений могут исследоваться

карбонизованные остатки полимерных отделочных стеновых панелей, остатки изоляции проводов, проложенных по помещению, поливинилхлоридных плинтусов пола, полимерные покрытия полов.

Определение электросопротивления обугленных остатков проводят на аппаратуре, используемой для исследования древесных углей, при тех же режимах измерения. Аналогичным же образом готовят(сушат, измельчают) пробы.

В 1990 году автору пришлось участвовать в расследовании пожара на литовском большом морозильном траулере"Витаутас Путна". В практически полностью выгоревшей каюте площадью4,4х3,5 м исследование карбонизованных

остатков алкидного линолеума на полу оказалось единственным реальным способом обнаружить зоны термических поражений. Результаты исследования- величиныIgR, нанесенные на план каюты в соответствии с точками отбора проб(рис. 1.30), позволили выявить зону наибольших термических поражений,

показанную в верхней части рисунка.

В совокупности с другими данными по пожару полученная информация поз- волила рассматривать данную зону как очаговую. А обнаруженный в этой зоне электрокипятильник(точнее его остатки- ТЭН) по ряду признаков был квалифицирован как источник зажигания, приведший к возникновению горения.

Если пренебречь влиянием длительности нагрева на величину электросопротивления, то можно использовать измерение величиныR и для

определения ориентировочной температуры теплового воздействия на полимер (или органический материал) в ходе пожара.

Для определения температуры обугливания необходимо отдельные пробы нативного (исходного, термически недеструктированного) полимерного материала подвергнуть нагреву при фиксированных температурных режимах, например, при400, 450, 500, 550 °С и т.д. После этого у обугленных остатков, полученных при

различных температурах, измеряется удельное электросопротивление и полученные таким образом данные используются для построения в координатахt-lgR калибровочной кривой. Подобные кривые изображены на рис. 1.29. В дальнейшем, после измерения электросопротивления проб, изъятых с места пожара, кривую

используют для определения по ней ориентировочных температур обугливания исследуемых проб.

Решить, аналогично древесине, задачу раздельного определения Т и τ по результатам измерения электросопротивления коксовых остатков полимеров, сложно. Прежде всегоиз-затого, что толщина этих материалов, как правило, недостаточна для фиксации изменения глубины пиролизного слоя во времени. Возможно, для решения этой задачи могут быть применены и другие методические подходы, но пока они не разработаны.

Зависимости электросопротивления карбонизованных остатков полимерных материалов от температуры пиролиза, положенные в основу рассматриваемого метода и подобные тем, что показаны на рис. 1.29, воспроизводятся практически на всех материалах на основе поливинилхлорида(плитках, рулонных отделочных материалах типа пеноплена, ПВХ- изоляции проводов и др.), материалах на основе полистирола, фенолформальдегидных смол и некоторых других полимеров. А вот на материалах на основе пенополиуретанов, применяемых, в частности, при изготовлении мягкой мебели, получить четкие корреляционные зависимости электросопротивления твердого остатка от температуры пиролиза не удается(табл. 1.6). Данное обстоятельство, впрочем, вполне объяснимо. Пенополиуретан, как известно, ведет себя при нагревании очень специфично. Выше отмечалось, что он не относится ни к термопластам, ни к реактопластам, ибо его нагревание сопровождается разложением с образованием расплавленных продуктов, которые продолжают разлагаться далее до летучих веществ[2]. Твердый остаток при этом образуется в очень незначительных количествах, а по своей структуре и, соответственно, свойствам он далек от обычных углеродных коксовых остатков,

последовательно меняющих электросопротивление с ужесточением режима пиролиза.

Таблица 1.6

Удельное электросопротивление обугленных остатков поролона ППУ-2200и линолеума ПВХ при различных температурах пиролиза

t,°C		20	300	350	400	450	500	600

	ППУ	>2 × 108	5 × 106	10× 106	3 × 105	8 × 106	4×105	6 × 106
R, Ом-см
R, Ом-см	ПВХ	>2× 108	4×105	2×104	7× 103	3 × 102	1,6×101	-
	ПВХ	>2× 108	4×105	2×104	7× 103	3 × 102	1,6×101	-

Пример полиуретанов подтверждает справедливость сделанного в начале этого подраздела замечания о возможности применения метода измерения электросопротивления только к исследованию полимерных материалов, образующих при пиролизе карбонизованный(коксовый) остаток.

Не следует применять рассматриваемый метод и для исследования полимерных материалов, содержащих значительные количества неорганических наполнителей, а также металлизированные и другие электропроводные компоненты. В определенной степени это относится и к наполненным эластомерам(резинам).

Причина негативного влияния электропроводных компонентов на результаты измерений электросопротивления ясна без комментариев. Неэлектропроводные на-

studfiles.net

ИССЛЕДОВАНИЕ ОБГОРЕВШИХ ОСТАТКОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ — МегаЛекции

Некоторые особенности поведения полимерных

Материалов при пожаре

Полимерами принято называть вещества, состоящие из макромолекул, которые содержат повторяющиеся химические единицы. Такие химические единицы соединены в основном в линейные цепи или цепи с разветвлениями, образующие трехмерную сетчатую структуру [56]. Полимеры (полимерные материалы) существуют в природе примером природных полимеров может быть целлюлоза. В данном разделе речь пойдет в основном о синтетических полимерах и, соответственно, синтетических полимерных материалах.

Превращения полимерного материала в условиях пожара происходят, как правило, по следующей схеме:

плавление термическое

разложение воспламе-

с выделением нение

нагрев летучих в-в летучих горение

и коксового веществ

остатка

Материалы второй большой группы - термореактивные полимеры - имеют разветвленную (сетчатую) структуру с поперечными сшивками; они не способны плавиться при нагревании и разлагаются, минуя эту стадию, с образованием летучих веществ и угольного (коксового) остатка. Аналогичным образом ведут себя природные полимеры (компоненты древесины) - целлюлоза и лигнин. В литературе, правда, отмечается, что неспособность целлюлозы плавиться при нагревании объясняется не наличием в ней поперечных сшивок, а сильным межмолекулярным взаимодействием линейчатых цепей за счет водородных связей и полярных групп [56].

Плавление термопластичных полимеров.Температура плавления (или температурный диапазон плавления) термопластичных полимеров зависит от структуры, функционального состава полимера, его молекулярной массы. Для основных типов полимеров данные по температуре плавления приведены в таблице 1.4.

Расплавляющийся, текущий (капающий) полимер может создавать дополнительные очаги горения. Такой процесс наблюдается, например, при возникновении аварийного режима в люминесцентном светильнике с рассеивающим экраном из оргстекла (полиметилметакрилата - ПММА). Множественные мелкие очаги горения в местах падения горящих капель ПММА на ковровое покрытие пола могут способствовать быстрому дальнейшему развитию горения. Расплавление изоляции проводов, находящихся под током, может способствовать возникновению дуги короткого замыкания, распространяющейся, по мере плавления изоляции, вдоль провода и также способствующей образованию новых зон горения.

При загорании телевизора, например, в результате аварийного режима в блоке строчной развертки, капающий и горящий полистирол задней крышки корпуса может способствовать возникновению горения стола или тумбочки под телевизором, напольного покрытия. Именно такой вариант событий имел место, по мнению экспертов, на начальной стадии развития пожара в гостинице “Ленинград” (Санкт-Петербург, 23 февраля 1991 года). Аналогичные процессы могут возникать и при аварийной работе других электроприборов; ведь ударопрочный полистирол - основной вид пластмассы, используемой для изготовления их корпусов и деталей.

Необходимо обратить внимание эксперта и на то обстоятельство, что текущий и горящий полимер может создавать зоны локальных разрушений конструкций и предметов интерьера, которые могут быть истолкованы как очаговые зоны. Возникновение этих зон возможно не только на конструкциях из сгораемых материалов, но и на бетонных, металлических объектах. Этому способствует вязкость и высокая адгезионная способность расплавленного полимера, прилипающего, как напалм, к конструкции и горящего на его поверхности, в пазах и щелях.

Таблица 1.4

Температуры плавления некоторых полимеров, 0С [56]

Полиолефины		Полиоксиды
полиэтилен	368-414	полиоксиметилен	333-471
полипропилен	438-462	полиоксиэтилен	335-345
полиизобутилен		полиацетальдегид
Полистиролы		полиоксипропилен	333-348
полистирол	498-523	Полисульфиды
поли-2-метилстирол		полифениленсульфид	527-563
поли-4-метоксистирол		полипропиленсульфид	313-326
поли-3-фенил-1-изопен	503-513	Полиэфиры
Полигалогенолефины		полиэтиленадипинат	320-338
поливинилфторид		полиэтиленсебацинат
поливинилхлорид		полиэтилентерефталат	538-557
поливинилиденхлорид	463-483	политетраметилентерефталат
политетрафторэтилен	303-600	Полиамиды
полихлортрифторэтилен	483-495	поли-6-аминогексановая
Поливинилы		кислота (найлон-6)	487-506
поливинилциклопентан		поли-8-аминооктановая
поливинилциклогексан	575-656	кислота (найлон-8)	458-482
поливиниловый спирт	531-538	поли-12-аминододекановая
поливинилизобутиловый		кислота (найлон-12)
эфир		полигексаметиленсебац-
поливинилметилкетон		амид (найлон-6,10)	523-545
Полиакрилаты		Поликарбонаты
полипропилакрилат	388-435	поли-1, 1-бутан-бис-
Полиметакрилаты		(4-фенил) карбонат
полиметилметакрилат		поли-1, 1-(1-фенилэтан)-
(оргстекло)	433-473	-бис (4-фенил) карбонат
Другие полиакрилы		поли-2, 2-пропан-бис [4-
полиакрилонитрил		(2,6-дихлорфенил)] карбонат
полиметакрилонитрил		Другие полимеры
поли-N-изопропил-		поли-n-ксилилен	648-713
акриламид		политетра-фтор-n-ксилилен

Термореактивные полимерные материалы, не способные к плавлению в условиях пожара, могут причинять в процессе пожара неприятности другого рода. Некоторые из них (пенополиуретаны, фенопласты, латексные пенорезины) способны к тлеющему горению [2], что может обуславливать специфические особенности развития пожара, особенно на первой его стадии. Экспертные проблемы, возникаюшие в связи с тлеющим горением, рассмотрены в гл.3, ч.II этой книги.

Термическая деструкция полимеров. Термическая деструкция полимера начинается с отщепления наименее термостойких фрагментов макромолекулы и деструкции соответствующих структурных групп. Происходит это за счет разрыва связей С-N, С-Hal, С-О. У отдельных полимеров (см. табл. 1.5) термическая деструкция включает и процесс деполимеризации.

Термостойкость полимеров снижается при разветвлении цепи полимера, наличии в главной цепи макромолекул ненасыщенных связей, кислорода [56].

Температура начала процесса термической деструкции у ряда полимеров довольно низка. Так например, термическое разложение поливинилхлорида начинается с его дегидрохлорирования (отщепления хлористого водорода) при 240 0С. У хлорированного полиэтилена эта реакция протекает при 135-168 0С; у сульфохлорированного полиэтилена (хайпалона) разложение начинается с выделения сернистого ангидрида и хлористого водорода в интервале температур 125-150 0С. [57]. Поливинилхлорид к 260 0С теряет за счет разложения 50 % своей массы (табл. 1.5). У полистирола, например, такая степень разложения достигается при нагреве до 364 0С, у полиметилметакрилата (оргстекла) - до 327 0С.

Таблица 1.5

megalektsii.ru

Нарастание - пожар - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Нарастание - пожар

Cтраница 1

Нарастание пожара, приращение площади, охватываемой огнем, находятся в большой зависимости от общей площади пожара. [1]

Однако нарастание пожара от первоначально возгоревшего предмета может произойти путем непосредственного распространения огня на соседние предметы. Скорость нарастания пожара частично увеличится, если пожар перекинется на вертикальные поверхности помешения или если существует конфигурация, которая способствует сохранению тепла в окрестности горяших поверхностей, например при перекрестном тепловом излучении. Важную роль могут играть и другие факторы: термопластики могут плавиться и течь, создавая пожары жидких продуктов, которые могут распространиться на другие возгораемые предметы. При определенных условиях загоревшиеся потолочные плиты, изготовленные из расширяющегося полистирола, могут расплавиться и потечь, образуя дождь из горяших капель расплавленного полимерного материала, падающих на поверхности, расположенные ниже. Эти явления вполне понятны, но дать им количественную оценку трудно. [3]

В книге рассматривалась квазистационарная модель нарастания пожара, при которой интенсивности тепловыделения и теплоотвода сравниваются как две функции температуры. В простейшем случае, для которого принимается несколько упрощающих допущений ( например, постоянство площади очага пожара), интенсивность тепловыделения быстро нарастает по мере увеличения температуры и ограничивается скоростью притока воздуха. Эта модель схематически иллюстрируется на рис. 9.5, причем приведены сравнения с тремя репрезентативными кривыми теплоотвода LI, L2 и L3, которые соответствуют уменьшающимся размерам помещения. Судя по рисунку, возможны три типа пересечения кривых тепловыделения R и теплоотвода L, а аменно А, В и С. В то время как точке В соответствует неустойчивое состояние, точка А соответствует стационарному состоянию пожара, регулируемого вентиляцией ( гл. С соответствует небольшому локализованному пожару, на который не влияет любое сколько-нибудь существенное воздействие, обусловленное обратным лучистым тепловым потоком, исходящим от верхних частей помещения. [5]

Поскольку длительность начального этапа пожара до полного охвата помещения пламенем имеет непосредственное отношение к обеспечению безопасности людей, существенное внимание уделяется знанию параметров горючих и условий вентиляции, которые влияют на скорость нарастания пожара. При реализации главной научно-исследовательской программы ( названной Программа домашних пожаров) [100], проведенной Гарвардским университетом и компанией Фэктори Мьючел Ресерч Корпорейшн ( FMRC), были получены обширные данные по нарастанию полномасштабного пожара в полностью меблированной спальне. [7]

Принимая, что ряд признаков определяют начало полностью развитого пожара, следует тем не менее уточнить понятие полного охвата помещения пламенем для того, чтобы можно было проанализировать факторы, определяющие продолжительность периода нарастания пожара. Наиболее распространенные определения, появившиеся в литературе [394], можно сформулировать следующим образом. [8]

Несмотря на низкую среднюю температуру на первом этапе пожара, внутри и вокруг зоны горения местные температуры достигают значительного уровня. В течение периода нарастания пожара пожар увеличивает свои размеры, сначала достигая, а затем проходя момент, при котором значительную роль начинает играть взаимодействие с границами помещения. [11]

Конечно, в идеале необходимо получить численную оценку необходимых и достаточных условий возникновения полностью развитого пожара. Качественного понимания основных аспектов периода нарастания пожара можно добиться с помощью понятий, описывающих элементы поведения пожара, рассмотренные в первых главах настоящей книги. [12]

Перепад плотности противодействует процессу перемешивания, и, следовательно, это задерживает сгорание паров горючего. Распространение пламен под потолком может оказаться важным этапом нарастания пожара в замкнутых помещениях. Это явление впервые было исследовано в работе [179], где исследовалось отклонение диффузионных пламен, генерированных стендовой газовой горелкой с пористым устьем. [14]

Но, что важнее, нарастающая интенсивность лучистого теплового потока, исходящего от припотолочного слоя, будет способствовать распространению пламени за пределы первоначального загоревшегося объекта ( разд. В работе [393] высказывается мнение, что последнее обстоятельство является более важным при определении скорости нарастания пожара. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

3. Особенности поведения пластмасс в условиях пожара.

Большое количество катастрофических пожаров, происшедших в различных странах, свидетельствует о высокой пожарной опасности пластмасс.

При рассмотрении основных видов пластмасс, применяемых в строительстве, была отмечена краткая характеристика их пожарной опасности. Обобщая сведения об их пожарной опасности, можно отметить, что большинство пластмасс характеризуются следующим [1, 2]:

Интенсивное снижение прочности при нагреве и низкая критическая температура (у большинства пластмасс она находится в пределах 40…60С).
Низкая температура воспламенения (260…580С). Полистирол загорается от действия спички в течении 15 сек.
Высокая скорость распространения пламени, особенно в вертикальном направлении. Например, волокнистый стеклопластик на основе фенол формальдегидной смолы в горизонтальном направлении горит со скоростью 0,05 м/мин, а в вертикальном – 4 м/мин, т.е. в 80 раз быстрее.
Растрескивание и каплевыделение, обусловленное низкой температурой плавления полимеров. Например, полистирол является легковоспламеняемым материалом. Применяется в качестве облицовочных плиток для стен, перегородок. Полистирол плавится растрескивается, образует огненный дождь, что существенно усложняет обстановку на пожаре. Также опасно оргстекло, горение которого сопровождается каплевыделением.
Интенсивное нарастание температуры при пожаре в помещении, отделанном пластмассами. Это объясняется, в основном двумя причинами. Во-первых, у пластмасс, как правило, высокая скорость горения (до 4 м/мин), во-вторых, большая теплота сгорания (колеблется до 10000 ккал/кг у поливинилацетат).
Повышенная дымообразующая способность.
Высокая токсичность. При термическом разложении и горении пластмасс могут выделяться следующие токсичные вещества (табл.1).

Таблица 1

Основные токсичные продукты, выделяемые при горении пластмасс

и их предельно допустимые концентрации в воздухе.

Полимеры

(пластмассы)

tС

Токсичный продукт

ПДК мг/м3

Полиэтилен полипропилен полиизобутилен.

Поливинилхлорид.

Полистирол.

Фторопласты.

Фенолформальдегидные.

Мочевиноформальдегидные.

Эпоксидные.

Полиуретаны.

220

230

260

250

100

эфиры, кислоты, альдегиды.

Хлористый водород НСL

стирол

Фтористый водород НF, фторфосген

фенол,

формальдегид

формальдегид.

Толуол,

Эпихлоргидрин.

Цианистый водород НСN.

0,5

0,3

Поэтому при тушении пожаров следует работать в КИПах. Помимо того, что отмеченные токсичные продукты могут проникать в организм человека через органы дыхания, отдельные из них, например, цианистый водород способен приникать через кожу. Кроме того, следует иметь в виду, токсичные продукты после пожара могут долго сохраняться в порах материала.

8. Высокая химическая агрессивность продуктов разложения. При разложении, например, поливинилхлорида выделяется хлористый водород, который проникая в поры бетона, способен разрушать арматуру железобетона, выводить из строя приборы, аппараты, механизмы.

studfiles.net

Пожар класса «А» — горение твердых веществ

			Огнетушители воздушно-пенные используются при тушении пожаров класса А и В (дерево, бумага, краски и ГСМ). Запрещается применение воздушно-пенных огнетушителей для тушения электроустановок, находящихся под напряжением! Для приведения огнетушителя воздушно-пенного в рабочее состояние необходимо нажать кнопку на его головке и выждать 5 с, пока создаётся рабочее давление внутри корпуса. Эксплуатируются воздушно-пенные огнетушители при температуре от +5 до +50°С. Огнетушащий состав воздушно-пенного огнетушителя — раствор пенообразователя (ОВП). Перезарядка один раз в год.

Пожары класса А

Древесина и древесные материалы.

В связи с широким применением древесина очень часто является основным горючим материалом. На судах ее используют в качестве палубного настила и внутренней отделки переборок (только на небольших судах), подстилочного и сепарационного материала и т.п. Древесные материалы содержат переработанную древесину или древесное волокно. К ним относятся некоторые виды изоляции, отделочные плиты подволоков, фанера и обшивка, бумага, картон и оргалит.

Свойства древесины и древесных материалов зависят от конкретного их типа. Однако все эти материалы горючи, при определенных условиях обугливаются, тлеют, воспламеняются и горят. Их самовоспламенения, как правило, не происходит. Для загорания обычно требуется такой источник воспламенения, как искра, открытое пламя, горячая поверхность, тепловое излучение. Но в результате пиролиза древесина может превращаться в древесный уголь, температура воспламенения которого ниже температуры воспламенения самой древесины.

Древесина состоит в основном из углерода, водорода и кислорода, а также небольших количеств азота и других элементов. В сухом состоянии основную ее массу составляет целлюлоза. Среди других компонентов сухой древесины следует отметить сахар, смолы, минеральные вещества (из которых при горении древесины образуется зола).

Характеристики горючести.

Температура воспламенения древесины зависит от таких факторов, как размер, форма, содержание влаги и сорт. Как правило, температура самовоспламенения древесины около 200°С, но принято считать, что 100 С - это максимальная температура, воздействию которой можно подвергать древесину в течение длительного времени, не опасаясь ее самовоспламенения.

Скорость сгорания древесины и древесных материалов в значительной степени зависит от конфигурации изделий из них, количества окружающего ее воздуха, содержания влаги и других факторов. Но для полного сгорания древесины под воздействием теплоты должны выделиться пары.

Медленно развивающийся пожар или источник теплового излучения может постепенно передать достаточное количество энергии для начала пиролиза изделий из древесины на переборках и подволоках. Выделяющиеся при этом горючие пары будут смешиваться с окружающим воздухом. Когда эта смесь окажется в диапазоне воспламеняемости, от любого источника воспламенения почти мгновенно может произойти возгорание всей массы. Данное состояние называется общей вспышкой. При тушении пожаров, связанных с горением таких горючих материалов, как отделанные деревянными панелями переборки и мебель в небольших помещениях старых судов, экипаж должен принимать меры против общей вспышки. На современных судах в каютах, коридорах и других ограниченных помещениях используют негорючие материалы.

По большинству твердых горючих материалов пламя продвигается медленно. Прежде чем пламя может распространиться, из твердого горючего материала должны выделиться горючие пары, которые затем в определенной пропорции перемешиваются с воздухом.

Громоздкие твердые материалы с небольшой площадью поверхности (например, толстые бревна) горят медленнее, чем твердые материалы, имеющие меньшую толщину, но большую площадь поверхности (например, листы фанеры). Твердые материалы в виде стружек, опилок и в пылевидной форме горят быстрее, поскольку суммарная площадь поверхности отдельных частиц очень велика. Как правило, чем больше толщина горючего материала, тем больше нужно времени для выхода паров в воздух и тем дольше он будет гореть. Чем больше площадь поверхности, тем быстрее горит твердый материал, так как значительная площадь позволяет горючим веществам выделяться с большей скоростью и быстро перемешиваться с воздухом.

Продукты сгорания. При горении древесины и древесных материалов образуется водяной пар, теплота, двуокись и окись углерода. Основную опасность для экипажа представляют недостаток кислорода и присутствие окиси углерода. Кроме того, при горении древесины образуются альдегиды, кислоты и различные газы. Эти вещества сами по себе или в сочетании с водяным паром могут, как минимум, оказывать сильное раздражающее воздействие. Вследствие токсичности большинства этих газов при работе в зоне пожара или вблизи, необходимо применение дыхательных аппаратов.

При непосредственном соприкосновении с пламенем или от теплоты, излучаемой пожаром, люди могут получать ожоги. Пламя редко отрывается от горящего материала на значительное расстояние. Однако при некоторых видах тлеющих пожаров возможно образование теплоты, дыма и газа без видимого огня, а воздушные потоки могут относить их далеко от пожара.

Как большинство органических веществ, древесина и древесные материалы имеют способность выделять в начальной стадии пожара большое количество дыма. В некоторых случаях горение может не сопровождаться образованием видимых продуктов сгорания, но обычно при пожаре происходит выделение дыма, который, как и пламя, служит видимым признаком пожара. Дым часто является первым предупреждением о возникшем пожаре. В то же время дымо-образование, значительно ухудшающее видимость и вызывающее раздражение органов дыхания, как правило, способствует возникновению паники.

Текстильные и волокнистые материалы.

Текстильные материалы в виде одежды, мебельной обивки, ковров, брезента, парусины, тросов и постельных принадлежностей находят широкое применение на судах. Кроме того, они могут перевозиться в качестве груза. Почти все текстильные материалы горючи. Этим объясняется большое количество пожаров, связанных с загоранием текстильных материалов и сопровождающихся травмами и гибелью людей.

Растительные (натуральные) волокна, к которым относятся хлопок, джут, пенька, лен и сизаль, состоят главным образом из целлюлозы. Хлопок и другие волокна горючи (температура самовоспламенения волокон хлопка 400°С). Их горение сопровождается выделением дыма и теплоты, двуокиси углерода, окиси углерода и воды. Растительные волокна не плавятся. Легкость воспламенения, скорость распространения пламени и количество образующейся теплоты зависят от структуры и отделки материала, а также от конструкции готового изделия.

Волокна животного происхождения, такие как шерсть и шелк, отличаются от растительных по химическому составу и не горят так легко, как эти волокна, скорее, они склонны к тлению. Например, шерсть, состоящая в основном из протеина, воспламеняется труднее, чем хлопок (температура самовоспламенения волокон шерсти 600°С), и горит медленнее, поэтому ее легче тушить.

Синтетические текстильные материалы - это ткани, изготовленные полностью или в основном из синтетических волокон. К ним относятся вискоза, ацетат, нейлон, полиэстер, акрил. Пожарную опасность, связанную с синтетическими волокнами, часто трудно оценить, так как некоторые из них при нагревании дают усадку, плавятся и стекают. Большинство синтетических текстильных материалов в разной степени горючи, а температура воспламенения, скорость горения и другие свойства при горении существенно отличаются друг от друга.

Характеристики горючести. Горение текстильных материалов зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются химический состав волокон, отделка ткани, ее масса, плотность переплетения нитей и огнезащитная пропитка.

Растительные волокна легко воспламеняются и хорошо горят, выделяя значительное количество густого дыма. Частично сгоревшие растительные волокна могут представлять опасность пожара даже после того, как он был потушен. Полусгоревшие волокна всегда следует убирать из района пожара в те места, где повторное их воспламенение не создаст дополнительных сложностей. Большинство уложенных в кипы растительных волокон быстро впитывают воду.

Кипы разбухают и увеличиваются в весе при подаче на них большого количества воды в процессе тушения пожара.

Шерсть плохо воспламеняется до тех пор, пока не окажется под сильным воздействием теплоты; она тлеет и обугливается, а не свободно горит. Тем не менее шерсть способствует усилению пожара и поглощает большое количество воды. Этот фактор следует учитывать при длительной борьбе с пожаром.

Шелк - наиболее опасное волокно. Он плохо воспламеняется и плохо горит. Для его горения обычно требуется наличие внешнего источника теплоты. При загорании шелк сохраняет тепло дольше других волокон. Кроме того, он поглощает большое количество воды. Влажный шелк может самовоспламениться. При воспламенении кипы шелка внешние признаки пожара появляются лишь при прогорании кипы до наружной поверхности.

Характеристики горючести синтетических волокон зависят от материалов, использованных при их изготовлении. В таблице приведены характеристики горючести некоторых наиболее распространенных синтетических материалов. Полученные при проведении лабораторных испытаний, эти характеристики могут быть неточными. Некоторые синтетические материалы при испытании небольшим источником пламени, например, спичкой, могут показаться огнестойкими. Но если испытание этих же материалов проводят с помощью более сильного источника пламени, то они сильно горят и полностью сгорают, образуя большое количество черного дыма. Те же результаты дают и натурные испытания.

Характеристики горючести некоторых синтетических материалов:

Материал	Характеристики горючести
Ацетат	Воспламеняется примерно так же, как хлопок; горит и плавится, опережая пламя
Акрил	Горит и плавится; размягчается при 235-330°С; температура воспламенения 560°С
Нейлон	С трудом поддерживает горение; плавится и стекает; температура плавления 160 - 260°С; температура воспламенения 425°С и выше
Полиэстер	Горит быстро; размягчается при 256-292°С и стекает; температура воспламене-ния 450- 485°С
Пластмассовая упаковка	Не поддерживает горения, плавится
Вискоза	Горит примерно так же, как хлопок

Продукты сгорания

Как было указано ранее, все горящие материалы выделяют горючие газы, пламя, теплоту и дым, что ведет к снижению уровня содержания кислорода. Основные газы, образующиеся при горении, это двуокись углерода, окись углерода и водяной пар.

Растительные волокна, например джут, выделяют при горении большое количество едкого плотного дыма.

При горении шерсти появляется густой серовато-коричневый дым, а также при этом образуется цианистый водород, который является весьма токсичным газом. При обугливании шерсти получается липкое черное вещество, напоминающее деготь.

Продуктом сгорания шелка является пористый уголь, смешанный с золой, который продолжает тлеть или гореть только в условиях сильной тяги. Тление сопровождается выделением светло-серого дыма, вызывающего раздражение дыхательных путей. В определенных условиях при горении шелка может выделяться цианистый водород.

Пластмассы и резина

При изготовлении пластмасс используется огромное количество органических веществ, в том числе фенол, крезол, бензол, метиловый спирт, аммиак, формальдегиды, мочевина и ацетилен. Пластмассы на основе производных целлюлозы состоят главным образом из хлопчатобумажных компонентов; для изготовления многих типов пластмасс применяется древесная мука, древесная масса, бумага и ткани.

Исходными материалами при производстве резины являются натуральный и синтетический каучуки.

Натуральный каучук получают из каучукового латекса (сока каучукового дерева), соединяя его с такими веществами, как углеродная сажа, масла и сера. Синтетический каучук по некоторым характеристикам аналогичен природному. Примерами синтетических каучуков являются акриловый, бутадиеновый и ноопреновый каучуки.

Характеристики горючести. Характеристики горючести пластмасс различны. В значительной степени они зависят от формы изделий, которые могут быть представлены в виде твердых профилей, пленок и листов., формованных изделий, синтетических волокон, гранул или порошков. Поведение пластмасс в процессе пожара также зависит от их химического состава, назначения и причины загорания. Многие пластмассы горючи и в случае сильного пожара способствуют его интенсификации

В зависимости от скорости горения пластмассы можно разделить на три группы.

1-я группа. Материалы, которые вообще не горят или прекращают гореть при удалении источника воспламенения. В эту группу входят асбонаполненные фенолальдегидные смолы, некоторые поливинил-хлориды, нейлон и фторированные углеводороды.

2-я группа. Материалы, которые являются горючими и горят сравнительно медленно; при удалении источника воспламенения горение их может прекратиться, а может и продолжаться. Эта группа пластмасс включает формальдегиды с древесными заполнителями и некоторые производные винила.

3-я группа. Материалы, которые легко горят и продолжают гореть после удаления источника воспламенения. В состав этой группы входят полистирол, акрилы, некоторые ацетилцеллюлозы и полиэтилен.

Отдельный класс образует старейшая, хорошо известная разновидность пластмасс - целлулоид, или нитроцеллюлоза, которая является самой опасной из пластмасс. При температурах 121°С и выше целлулоид очень быстро разлагается, не нуждаясь в поступлении дополнительного кислорода из воздуха. При разложении выделяются воспламеняющиеся пары. Если эти пары будут скапливаться, то может произойти сильный взрыв. Горение целлулоида протекает очень бурно, тушить такой пожар трудно.

Теплотворная способность резины примерно в два раза выше, чем других твердых горючих материалов. Так, например, теплотворная способность резины составляет 17,9-106 кДж, а древесины сосны 8,6-106 кДж. Многие виды резины при горении размягчаются и текут, способствуя тем самым быстрому распространению пожара. Резина из натурального каучука при первоначальном нагревании разлагается медленно, но затем, примерно при 232°С и выше, она начинает быстро разлагаться, выделяя газообразные вещества, что может привести к взрыву. Температура самовоспламенения этих газов примерно 260 °С. Резина из синтетического каучука ведет себя аналогично, но температура, при которой она начинает быстро разлагаться, несколько выше.

Для большей части пластмасс в зависимости от их компонентов температура разложения составляет 350°С и выше.

Продукты сгорания. Горящие пластмассы и резины выделяют газы, теплоту, пламя и дым, при этом образуются продукты сгорания, воздействие которых может привести к интоксикации или смерти.

Вид и количество дыма, выделяемого горящей пластмассой, зависят от характера пластмассы, имеющихся добавок, вентиляции, а также от того, сопровождается горение пламенем или тлением. Большинство пластмасс при нагревании разлагается с появлением густого дыма. Вентиляция способствует рассеиванию дыма, но не может обеспечить хорошую видимость. Те пластмассы, которые горят чистым пламенем, под воздействием огня и высокой температуры образуют менее густой дым.

При горении пластмасс, содержащих хлор, например поливинилхлорида, который является изоляционным материалом кабелей, основным продуктом сгорания является хлористый водород, имеющий едкий раздражающий запах. Вдыхание хлористого водорода может вызвать смерть.

Горящая резина выделяет плотный черный жирный дым, содержащий два токсичных газа - сероводород и двуокись серы. Оба газа опасны, так как в определенных условиях вдыхание их может привести к смерти.

Обычное месторасположение на судне.

Хотя суда строят из металла и они кажутся негорючими, на них всегда имеется большое количество воспламеняющихся материалов. Практически все эти материалы перевозят в качестве груза, размещая в грузовых трюмах или на палубе, в контейнерах или навалом. Кроме того, широкое применение на судне находят твердые материалы, загорание которых может вызвать пожары класса А. Обстройка в жилых помещениях пассажиров, рядового и командного составов выполняется обычно из материалов, воспламенение которых приводит к пожарам класса А. В салонах и помещениях для отдыха могут находиться диваны, кресла, столы, телевизоры, книги и другие предметы, полностью или частично изготовленные из этих материалов.

Среди мест нахождения таких материалов следующие:

ходовой мостик, где установлены деревянные столы, сосредоточены карты, астрономические ежегодники и другие предметы, изготовленные из горючих материалов;

плотницкая, так как здесь могут находиться различные виды древесины;

боцманская кладовая, в которой хранятся различные виды растительных тросов;

металлические грузовые контейнеры, которые снизу обычно обшиты деревом или древесными материалами;

трюм, где могут храниться лесоматериалы для подтоварника, лесов и т. п.;

коридоры, так как здесь часто оставляют большое количество мешков с бельем для переноски их в прачечную и обратно.

Тушение пожаров класса А.

Материалы, наиболее часто склонные к загоранию, лучше всего тушить водой - самым распространенным огнетушащим веществом.

gidro.tech-group.pro

Тема 8 Пожарная безопасность

Основные вопросы:

1. Пожары на промышленных объектах.

2. Категории помещений и зданий.

3. Пожарная защита производственных объектов.

4. Огнетушащие вещества.

5. Аппараты пожаротушения.

6. Первичные средства пожаротушения.

7. Пожарная профилактика.

Пожары на промышленных объектах.

Пожарная профилактика. Причины пожаров. Огнестойкость и пожарная безопасность материалов. Профилактические решения пожарной безопасности. Пожары наносят громадный материальный ущерб и в ряде случаев сопровождаются гибелью людей. Поэтому защита от пожаров является важнейшей обязанностью каждого члена общества и проводится в общегосударственном масштабе.

Противопожарная защита имеет своей целью изыскание наиболее эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров и их ликвидации с минимальным ущербом при наиболее рациональном использовании сил и технических средств тушения.

Пожарная безопасность – это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения используются необходимые меры по устранению негативного влияния опасных факторов пожара на людей, сооружения и материальных ценностей

Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс мероприятий, направленных на предупреждение пожара или уменьшение его последствий. Активная пожарная защита - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или взрывоопасной ситуацией.

Под пожаром понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей. Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением теплоты и света. Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде. При уменьшении содержания кислорода в воздухе горение прекращается. Горение при достаточной и надмерной концентрации окислителя называется полным, а при его нехватке – неполным.

Причины возникновения пожаров на промышленных объектах можно разделить на две группы. Первая – это нарушение противопожарного режима или неосторожное обращение с огнём, вторая – нарушение мер пожарной безопасности при проектировании и строительстве зданий. Пожары могут быть следствием взрывов в помещениях или производственных аппаратах при утечках и аварийных выбросах пожаровзрывоопасных сред в объёмы производственных помещений.

Пожар, как явления может принимать различные формы, однако все они в конечном счёте сводятся к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительной среды). Для возникновения пожара необходимо наличие трёх компонентов: горючего вещества, кислорода (или иного окислителя) и первоначального источника теплоты с энергией, достаточной для начала реакции горения. Горючее и окислитель должны находится в определённых соотношениях друг с другом. Большинство пожаров связано с горением твёрдых веществ, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, в большом количестве используемых в современном промышленном производстве.

В большинстве случаев пожары возникают в каком – либо одном месте, после чего пламя распространяется на соседние объекты и помещения. После образования первичного очага возгорания процесс развития пожара может пойти по одному из следующих сценариев: загоревшийся предмет сгорит полностью и пожар прекратится, не распространившись на другие изделия из горючих материалов. Это имеет место, в частности, при условии, если первый загоревшийся предмет находится в изолированном положении, а теплого потока от зоны горения к соседним предметам недостаточно для их воспламенения. Процесс горения может прекратится или существенно замедлиться по мере выгорания кислорода (при плохой вентиляции). Кроме того, на процесс и скорость полного охвата помещения пламенем могут оказывать влияние и другие факторы, например, термопластики могут плавиться и течь, создавая очаги горения жидких продуктов и способствуя распространению пламени на другие предметы; после наступления полного охвата помещения пламенем внешние поверхности возгораемых предметов в помещении, где возник пожар, будут охвачены огнём, интенсивность тепловыделений будет нарастать до максимума. В этот момент температуры внутри помещения могут достигать температур порядка 1100…1200 0С. Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняющихся летучих продуктов не начнёт уменьшаться в результате истощения горючих веществ или за счёт выгорания кислорода. В этот период за счёт повышенных термических нагрузок могут происходить обрушения элементов здания. Начало разрушения отдельных конструкций здания, как правило, является началом переброски пожара в соседние пространства путём проникновения в них пламени или мощных тепловых потоков. Разрушение элементов здания (в первую очередь остекления) приводит к разгерметизации помещения и интенсивному проникновению к зоне горения свежих порций воздуха. На этом этапе часть горючих газов будет сгорать снаружи помещения в пламени, вырывающимся из окон; дальней шее распространение пожара на соседние здания происходит посредством теплопередачи излучением сначала оконных проёмов, затем и от всей поверхности горящего здания.

Пожарная обстановка, её динамика зависят от следующих факторов:

- пожаровзрывоопасность свойств используемых на объекте веществ и материалов;

- импульса воспламенения материалов;

- огнестойкости зданий, конструкций и их элементов;

- пожарной опасности производств;

- плотности городской (заводской) застройки;

- метеоусловий, в частности, от силы и направления ветра.

Для строительных материалов дополнительно вводится понятие горючести, а для строительных конструкций понятие предела огнестойкости.

Для оценки пожарной опасности важно знать степень горючести (сгораемости) веществ. В зависимости от этой характеристики вещества и материалы делят на горючие (сгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и негорючие (несгораемые).

К горючим относятся такие вещества и материалы, которые при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после го удаления. К трудногорючим относят такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия импульса; негорючими являются вещества и материалы, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных импульсов.

Огнестойкость – это способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплутационные функции. Время в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до момента, при котором она теряет способность сохранять несущие или ограждающие функции, называется пределом огнестойкости.

Пожароопасный объект (ПОО) – объект, на котором производятся, хранятся или транспортируются продукты, приобретающие при некоторых условиях (авариях, инициировании и т. п.) способность к возгоранию. К пожароопасным объектам относятся объекты нефтяной, газовой, химической, металлургической, лесной, текстильной, хлебопродуктовой промышленности и др.

Взрывоопасный объект (ВОО) – объект, на котором хранятся, используются, производятся, транспортируются вещества, приобретающие при определённых условиях способность к взрыву. К ВОО относятся: предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, хлебопродуктовой, текстильной и фармацевтической промышленностей, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных газов.

infopedia.su

Факторы, влияющие на нарастание пожара

Результаты экспериментов, выполненные по рассмотренной в предыдущем разделе программе, мало пополнили информацию, касающуюся распространения пожара от одного компактного очага к другому в условиях реального пожара, несмотря на то, что среди экспериментов были пожары штабелей деревянных брусьев, проведенных в мешкомасштабных помещениях, что непрерывность очагов менялась от пожара изолированного штабеля до пожара большого числа мелких штабелей. Если предмет, загоревшийся первым, будет не в состоянии выделить (и некоторое время поддерживать) необходимое тепло для обеспечения перехода к полному охвату помещения пламенем, то для доведения пожара до полного охвата помещения пламенем потребуется вовлечение в процесс других очагов пожара. Только таким путем можно добиться увеличения скорости горения.[ ...]

Однако нарастание пожара от первоначально возгоревшего предмета может произойти путем непосредственного распространения огня на соседние предметы. Скорость нарастания пожара частично увеличится, если пожар перекинется на вертикальные поверхности помещения или если существует конфигурация, которая способствует сохранению тепла в окрестности горящих поверхностей, например при перекрестном тепловом излучении. Примерами такой ситуации могут быть возгорание под кроватью или в углу или между двумя близко располо-женными предметами мебели такими, как кровать или гардероб [267]. Важную роль могут играть и другие факторы: термопластики могут плавиться и течь, создавая пожары жидких продуктов, которые могут распространиться на другие возгораемые предметы. При определенных условиях загоревшиеся потолочные плиты, изготовленные из расширяющегося полистирола, могут расплавиться и потечь, образуя дождь из горящих капель расплавленного полимерного материала, падающих на поверхности, расположенные ниже. Эти явления вполне понятны, но дать им количественную оценку трудно.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Вернуться к оглавлению

ru-safety.info