Горение полимеров

Исторически проблема горения полимеров впервые привлекла внимание еще в XIX в. в связи с открытием огнеопасной целлюлозы и целлулоида. К настоящему времени наряду с огнеопасными полиолефинами, ПА, ПС и др. производится большой объем традиционных пластмасс, таких как фенопласты, ПВХ, мелами-новые смолы и т.д., которые изначально обладают пониженной горючестью. [c.154]

В настоящее время для объяснения влияния слоистых силикатов на процесс горения полимеров предлагается два механизма понижения горючести [34, 83-87]. Один из них обусловлен формированием карбонизованного слоя, влияющего на массо- и теплоперенос между зоной горения и полимерным материалом. Другой вариант учитывает каталитическую активность алюмосиликатов в процессе термической деструкции полимера, которая позволяет смещать процесс в сторону понижения теплового эффекта, и тем самым уменьшает максимальную скорость тепловыделения. [c.183]

Важное испытание — проба в пламени. При этом отмечают легкость воспламенения, способность к само-гашению, запах, цвет пламени, образование сублимата, кислотный или основной характер образовавшихся паров. Развитие хроматографич. методов анализа позволяет более быстро и надежно анализировать продукты, образующиеся при горении полимеров, и устраняет нек-рую субъективность в определении таких характеристик, как запах, вид продуктов горения и др. Все это дает обширную качественную информацию о типе полимера. Для подавляющего большинства известных по.чи-меров сведения по приведенным выше параметрам собраны в таблицы, и часто этих характеристик совместно с данными по инфракрасным спектрам и спектрам ядер-ного магнитного резонанса бывает вполне достаточно для однозначной И. [c.395]

Горение полимеров. Наблюдение по-вед(>ния полимерных веществ в синем конусе пламени горелки (окраска пламени, степень горючести полимера, запах продуктов горения) — один из важных прие.мов идентификации.. Характеристика поведения нек-рых типов полимеров в пламени дана в табл. 1. [c.64]

Важным фактором является токсичность газообразных продуктов, образующихся при горении полимеров. Установлено, что токсичность газообразных продуктов пиролиза полимеров, как правило, возрастает с выходом кокса. Хотя при пиролизе полимеров, в которых выход кокса больше, образуется меньшее количество летучих продуктов деструкции, токсичность этих продуктов очевидно выше, чем у полимеров с низким выходом кокса. Поэтому надо учитывать, что методы химической модификации полимеров, позволяющие увеличить выход кокса, далеко не всегда целесообразны из-за токсичности газообразных продуктов пиролиза. В частности, повышение выхода кокса влечет за собой повышение токсичности летучих продуктов в случае азот- и серосодержащих полимеров и эластомеров [123]. [c.94]

При синтезе полимеров первого типа происходит последовательное присоединение мономерных звеньев друг к другу без выделения каких-либо побочных низкомолекулярных продуктов. Процессы деструкции, протекающие при пиролизе и горении полимеров, получаемых цепной полимеризацией, во многом обратны процессам, происходящим при их полимеризации. [c.324]

В основном все полимеры под действием источника зажигания плавятся, разлагаются, продукты разложения в смеси с воздухом образуют горючие смеси, которые воспламеняются и горят. Температура воспламенения полимеров выше 200 °С, температура самовоспламенения выше 400 °С. Теплота сгорания полимеров составляет более 7500 ккал/кг. В условиях пожара температура горения полимеров может достигать 1300 °С. Смеси пыли полимеров с воздухом взрывоопасны. [c.213]

Особенности горения полимеров и материалов на их основе [c.8]

Как считают некоторые авторы [13], горение полимеров начинается эндотермической стадией деструкции с образованием остатка и горючих газов, затем происходит экзотермическое сгорание этих газов. Выделяющееся тепло частично уносится, а в основном расходуется на термическую деструкцию новой порции полимера. При таком взгляде на горение полимеров ясно видна связь между термическим разложением и горением, термостабильностью и огнестойкостью. Это подтверждается рядом примеров. Например, было установлено [14], что в ходе высокотемпературного пиролиза макрокинетика процесса хорошо описывается изотермической кинетикой разложения при 290—370 °С. В некоторых работах изучалась связь термостабильности полимеров на воздухе с их горючестью. Как видно из рис. 1 [15], наблюдается симбатное изменение массы полимеров при горении и термическом разложении. [c.13]

Согласно приведенному выше представлению о горении полимеров температуры воспламенения полимеров должны приближаться к температурам начала их термического разложения или находиться в интервале температур начала разложения и полураспада. Температуры самовоспламенения должны находиться в области температур самовоспламенения летучих продуктов термической или термоокислительной деструкции. Из сопоставления температур воспламенения и температур начала термического разложения (температур полураспада) полимеров можно сделать вывод о близости этих температур для ряда полимеров (табл. 1). Данные таблицы взяты из ряда источников [c.14]

Горение полимеров и материалов на их основе можно разделить на четыре или пять временных ста- [c.19]

В большинстве случаев при горении полимеров и полимерных материалов горючие продукты деструкции и разложения разбавляются негорючими продуктами, а также частицами, ингибирующими горение. Следует отметить [25], что если зона догорания достаточно велика, происходит разделение во времени стадии горения в зонах пламени и догорания и, таким образом, появляется пятая стадия — стадия догорания. Вследствие больших тепловых потерь скорость горения становится очень малой и материал начинает остывать раньше, чем превратится в газообразные продукты сгорания. Этому способствует ряд физических и химических процессов, в частности усадка, плавление и коксование, причем первые два явления могут способствовать или препятствовать горению, коксование же обычно приводит к затуханию материала. [c.21]

Для изучения состава летучих продуктов, образующихся в процессе деструкции материалов при высоких температурах (600—850 °С), используют пиролитические ячейки, включенные в систему хроматографов или совмещенного хроматографа и масс-спектрометра, что позволяет все летучие продукты разложения направлять в хроматографическую колонку. Состав летучих продуктов деструкции и горения полимеров представляет сложную смесь различных соединений, поэтому их анализ проводят при различных режимах разделения на хроматографе. Например, предложены следующие режимы [20]. [c.45]

Вследствие повышения температуры внутренних слоев полимеров диффузия галогенсодержащих частиц из зоны пиролиза и поверхностной зоны в предпламенную возрастает. Как следует из табл. 5, скорость диффузии галогенсодержащих частиц обусловлена как строением полимера, так и температурой внутренних слоев и изменением теплопроводности материала. Диффузия галогенсодержащих частиц сопровождается также процессами, в которых частицы реагируют с фрагментами продуктов деструкции полимера, например галогенводороды реагируют с двойными связями, сложноэфирными группами, радикалами R0 [79, с. 226—228]. Поскольку горение полимеров является диффузионным и гетерогенным, скорость ингибирования в предпламенной зоне определяется скоростью химических актов и диффузией горючего и ингибиторов из материала. [c.63]

Особое место занимает токсичность продуктов неполного сгорания и разложения полимерных материалов. Оценок полимерных материалов по концентрации выделяющихся токсичных продуктов в сопоставлении с допустимыми дозами недостаточно. Это объясняется тем, что в настоящее время нет ни одной методики, по которой можно было бы достаточно полно характеризовать токсичность продуктов разложения и горения полимеров [118]. Поэтому в данной главе эти вопросы не рассматривались, хотя по важности они нисколько не уступают вопросам горючести, термостойкости или прочности материалов. [c.99]

Горение полимеров является одновременно гомогенным и гетерогенным процессом. При чисто гетерогенном горении, когда процесс протекает на границе раздела фаз, имеет место достаточный подвод к поверхности горящего полимера окислителя и одновременно быстрое удаление образовавшихся горючих газов. Если последнее не выполняется, что чаще всего и наблюдается, то горючие газы самостоятельно вступают в реакцию с кислородом воздуха, приводя к гомогенному газофазному горению, когда между реагентами отсутствует поверхность раздела. [c.8]

Рис. 1. Схема структуры волны горения полимера

Недостатком изображенной на рис. 1 схемы является то, что она выделяет лишь общие особенности процесса горения, не выявляя специфических явлений, характерных для горения полимеров. Гораздо более полной представляется схема, предложенная в работе [4] (рис. 2). Принципиальным ее достоинством является детализация процесса, позволяющая предварительно наметить пути снижения горючести увеличение теплоты газификации, уменьшение теплового потока на полимер за счет повышения теплопотерь, уменьшения теплоты горения, понижения температуры пламени вследствие разбавления его негорючими продуктами. [c.9]

Процесс горения полимеров возникает чаще всего в результате воспламенения летучих соединений в газовой фазе, хотя, как это следует из вышесказанного, он может начаться также и вследствие гетерогенной реакции на поверхности раздела фаз. При этом возможны два основных режима зарождения горения 1) самовоспламенение за счет протекания реакции во всем объеме полимера и 2) вынужденное воспламенение (зажигание) за счет протекания реакции в небольшом объеме полимера под действием внешнего источника с дальнейшим воспламенением всей системы [1, с. 16]. Для полимеров наиболее характерен режим зажигания. Поэтому критические условия воспламенения в значительной степени определяются источником зажигания и условиями окружающей газовой среды. Вопросы, связанные с зажиганием, подробно освещены в обзоре [4], здесь мы остановимся кратко лишь на основных моделях зажигания в К- и газовой фазах. [c.9]

Рис. 2. Схема горения полимеров [4)

Как уже подчеркивалось, процесс горения полимеров протекает в диффузионном режиме, поэтому движущей его силой являются процессы тепло- и массопереноса. Перенос теплоты осуществляется от пламени к еще неповрежденным участкам полимера по различным элементарным механизмам конвекции и теплопроводности (теплоотдачи), излучения, механического движения расплава полимера в виде слоев, капель, брызг. При теплоотдаче тепловая энергия переносится за счет движения частиц вещества и разности плотностей слоев среды при различных температурах. Часто заметную роль играет теплопередача излучением. При превышении определенных размеров очага горения конвективная передача теплоты от пламени к полимеру может заменяться теплопередачей излучением [8, с. 45]. Что касается механического переноса теплоты за счет движения горячего расплава полимера, то теоретически этот процесс недостаточно проанализирован, хотя такие попытки и предпринимались [9]. [c.11]

Горение полимеров в большей степени зависит от нехимических факторов, таких, как турбулентность газовой фазы, кондуктив-ная, конвективная и радиационная теплопередача, а также характеристики испарения и плавления составляющих. Эксперименты обычно начинаются с того, что образец полимера нагревают внешним источником и по достижении достаточно высокой температуры, зависящей от воспламеняемости материала, происходит воспламенение, которое, в зависимости от окружающих условий и механизма тепловой обратной связи, может закончиться полным сгоранием образца. В таком процессе горения большая часть тепловой обратной связи обеспечивается теплопроводностью, хотя возможен вклад и радиационного теплообмена. [c.67]

Горение обедненной гомогенной смеси СН4—О2 можно рассматривать как модель более сложного процесса горения полимера. Диффузионные пламена углеводородов типа метана, парафина, линейных и разветвленных полиэтилена и полипропилена исследовались на содержание простых продуктов при этом обнаружилось замечательное сходство результатов. Полиметилметакрилат дал аналогичные результаты, за исключением того, что на ранней стадии горения в пламени обнаружены большие количества мономера. Измерения температуры показали, что при горении полиэтиленовой свечи в воздухе температура ее поверхности составляет 230-ь540°С, а температура пламени 490- -740 °С. Однако имеются данные о том, что при турбулентном горении достигаются температуры выше 1500 °С. [c.67]

Суммарная кинетика горения полимера весьма сложна и включает такие разные типы реакций, как газофазные, поверхностные и подповерхностные реакции в конденсированной фазе. Химический механизм газофазных реакций при горении полимера подобен механизму реакций в диффузионных пламенах углеводородов, поэтому горение полимера можно интерпретировать как реакцию на твердой поверхности, приводящую к формированию углеводородного пламени. Реакции в конденсированной фазе включают поверхностные и подповерхностные реакции. Подповерхностные реакции представлены реакциями разложения твердой фазы, которые протекают по той причине, что разложение начинается раньше газификации. Для поверхностных реакций возможны две ситуации когда поверхность жидкая и когда она твердая и обугленная. В работе [26] проведено исследование поверхностного пиролиза ПБККГ, ПБКГГ, ПБАН, полиуретана и других связующих и обнаружено, что в широком диапазоне изменения тепловых потоков и давлений на их поверхности образуется кипящий расплавленный слой и происходит обугливание материала. [c.68]

Исследования, проводимые в области изучения процессов, происходящих при горении полимеров, испытания значительного числа замедлителей горения различного типа подтверждают перспективность применения фосфорсодержащих химически активных антипиренов. Сополимеризацией фосфорорганических мономеров с широко используемыми промышленными углеводородными непредельными соединениями могут быть пол5 ены полимерные материалы, обладающие комплексом ценных свойств. Из исследованных фосфорсодержащих мономеров практический интерес представляют фосфорсодержащие метакрилаты (ФМ). Эти мономеры активно (со)полимеризуются в присутствии радикальных инициаторов и образуют полимеры с высокой молекулярной массой. Благодаря особенностям строения фосфорорганических звеньев полимеры, наряду с пониженной горючестью могут обладать другими специфическими свойствами повышенной адгезией к ряду матери- [c.87]

Описан способ производства топливных зарядов из жидкого пласти-золя, состоящего из сферических пепористых частичек органического полимера и тонко измельченного окислителя, диспергированного в высоко-кипящей жидкости, которая представляет собой пластификатор, растворяющий при нагревании полимер и не растворяющий окислитель. Окислитель берут в количестве, которое обеспечивает активное горение полимера в удлиненном цилиндрическом ко]>пусе. Пластизоль нагревают до растворения полимера в пластификаторе и получения пластифицированной полимерной массы, в которой равномерно диспергируют окислитель. При перемещении пластизоля в цилиндрическом корпусе происходит разогревание его вследствие трения массы о стенки. При выдавливании шнеком образуется горячая термопластичес кая масса, из которой после охлаждения получается твердый гель [14]. [c.101]

При горении полимеров протекает ряд хпмич. и физич. процессов. Для удобства рассматривают три зоны 1) газовый слой в нем происходит гл. обр. термоокислительиая деструкция продуктов разрушения поверхностного слоя иолимера и наб.тюдается интенсивный массо- и теплообмен 2) поверхностный слой полимера, подверженный действию пламени [c.204]

В результате разбрызгивания расплава с поверхности стать источником горения. Полимеры, в структуре к-рых имеются конденсированные ароматич. или гетероциклич. кольца, быстро коксуются, что обеспечивает им пониженную горючесть или полную негорючесть. Особое место в этом ряду занимают графитизирующиеся и карбонизованные полимеры (подробно см. Карбонизация). И, наконец, горение ряда полимеров сопровождается большим эндотермич, эффектом, связанным с испарением с поверхности негорючих частиц, как, напр., у нек-рых сполна фторированных или гало-генированных полимеров. Однако выделяющиеся при горении фторсодержащих полимеров газы часто оказываются токсичными. [c.203]

Получение производных (галоидспиртов) может быть осуществлено в небольшом объеме (0,5 мл). Пользуясь этой методикой, можно определять га-лоидводороды в продуктах горения полимеров в интерваие содержаний от 1 10-1 до 5 10-4 ддя fiBr и 1 10-1—2 10- М для НС1. Относительная погрешность колеблется от 3 до 10% при Р=95%. Результаты проверки правильности анализа НВг и НС1 по этой методике на основе определения их содержаний в стандартных растворах приведены в табл. VH. 19. [c.359]

В условиях сжигания полимера в колбе с кислородом, т. е. в замкнутом пространстве, для подавления сажеобразования при горении полимеров наиболее целесообразно введение химических добавок. В работе [184] методом совмещенного термического анализа ДТА и ТГА исследовалось влияние антисаже-вых реагентов на термическое разложение образцов полистирола, содержащего в качестве антипирена гексабромциклододе-кан, при сгорании которого отмечалось наиболее обильное образование сажи. [c.260]

НОСТИ [18] или о теплоте сгорания [19] имеет большое значение для понимания процессов, происходяших при деструкции, а в конечном счете при горении полимеров. [c.329]

А. С. Штейнберг, В, Б. Улыбин, Э. И. Долгов, Г. Б. Мане-лис. Эффект диспергирования в процессах линейного пиролиза к горения полимеров . Материалы Третьего Всесоюзного симпозиума но горению и взрыву. Изд-во Наука , М.. 1972, 124—127. [c.178]

Смола капрон более устойчива к воздействию повышенной температуры, чем мономер, из которого она получена. Температура плавления ее равна 214°С, а вспышки паров 395°С. Температура самовоспламенения смолы капрон 460°С (по данным ЦНИИПО). При горении полимера выделяется 7340 ккал1кг тепла. Горит только в расплаве. Для воспламенения смолы требуются достаточно мощные источники тепла. При достаточном количестве воздуха для горения смолы пламя-слабоокрашен-ное, с небольшим количеством копоти недостаток воздуха приводит к появлению в продуктах горения сажи, продуктов разложения, в том числе и токсичных (окись углерода, небольшое количество окислов азота, кислоты и др.). В воде смола капрон не растворяется. [c.140]

По сравнению с другими синтетическими волокнами (капрон, анид, лавсан, энант) волокно нитрон является наиболее горючим. Оно легко воспламеняется и интенсивно горит от пламени спички. По химическому составу волокно нитрон идентично с полимером, из которого оно сформовано, — полиакрилонитри-лом. Особенности горения полимера в условиях пожара будут характерны также и для нитрона. При горении возможно выделение токсичных продуктов разложения, в том числе цианистого водорода (H N). [c.166]

Существуют более эффективные методы снижения горючести, разработанные в результате исследования химии горения полимеров. Показано [343], что скорость горения определяется скоростью образования реакционноспособных радикалов ОН. Эти радикалы, обладая исключительно высокой энергией, сообщают большую скорость фронту пламени, перемещающемуся по паровоздушной смеси. Создавая препятствия для этих реакций и рассеивая энергию радикалов НО, можно существенно понизить скорость горения. Для этих целей наиболее пригодны некоторые органические соединения, содержащие бром или хлор. Разлагаясь в процессе горения, они образуют галогеноводороды, которые реагируют с гидроксильными радикалами, непрерывно регенерируя галогеноводороды. Небольшие добавки соединений сурьмы значительно повышают эффективность галогенов. При горении полимеров остается обуглившаяся часть, которая, раскаляясь, выделяет большое количество тепла. Для подавления этого процесса используют негорючие чеортаиические соединения, в основном производные фосфорной кислоты, а также силикаты и бораты. При горении полимера указанные соединения образуют барьер, предохраняющий от соприкосновения с воздухом. На выбор антипиренов влияют такие факторы, как совместимость с полимером и стабильность, однако для полиэтилена выбор легко совмещающихся соединений весьма ограничен. [c.124]

Чтобы объяснить закономерности ЛП и горения полимеров, необходимо знать распределение температуры в конденсированной и газовой фазах. Для измерения температур внутри образцов и на их поверхности помещают термопары или термодатчики, с помощью которых фиксируют температуру указанных слоев при нагреве полимера или при его поджигании и горении. В связи с низкой теплопроводностью полимерных материалов, которая, конечно, меняется с изменением структуры полимера при горении, перепад температур в зонах может быть значительным. Так, внутренние слои образца сополимера, содержащего фосфор, за 2—2,5 мин воздействия на него пламени спиртовой горелки прогреваются от комнатной темяературы всего лишь до 200 °С при температуре поверхности 900 °С и расстоянии от поверхности до точки замера, приблизительно равно 1 мм [56]. [c.43]

Горение полимеров является сложным многостадийным самоподдер-живающимся процессом, сопровождающимся экзотермическими реакциями окисления — восстановления и почти всегда свечением или образованием пламени, распространяющимся в пространстве с дозвуковой скоростью. [c.7]

В настоящее время широко распространена неоднократно подтвержденная экспериментально модель горения полимеров, предложенная Бостиком с сотрудниками [2], согласно которой процесс начинается с поглощения полимером тепловой энергии, поступающей с тепловым потоком извне. Под воздействием этой теплоты развиваются реакции деструкции, приводящие к разложению полимера на горючие жидкие и газообразные продукты и часто твердый остаток. Теплота, выделяющаяся в результате протекания таких реакций, не успевает отводиться [c.7]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) -- [ c.2 , c.408 ]

Энциклопедия полимеров Том 2 (1974) -- [ c.408 ]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) -- [ c.2 , c.408 ]

Органические покрытия пониженной горючести (1989) -- [ c.0 , c.23 , c.24 , c.25 , c.26 , c.27 , c.28 , c.29 , c.30 , c.31 , c.32 , c.33 , c.34 , c.35 , c.36 , c.37 , c.38 , c.39 , c.40 , c.41 , c.42 , c.43 , c.44 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология