9.1.3. Специальные методы исследования полимерных материалов

9.1.3.1. ИК-спектроскопия

Инфракрасные спектры полимерных материалов снимаются на инфракрасных спектрофотометрах общего назначения аналогично пробам неорганических строительных материалов (см. главу 6).

По наличию в спектрах тех или иных полос отдельных функциональных групп у негоревшего полимерного материала можно выяснить, что это за полимер; у обгоревшего полимерного материала - примерно оценить степень его термического поражения и ориентировочную температуру нагрева в ходе пожара.

Более точно это можно сделать, если рассчитать по спектрам так называемые спектральные критерии - отношения оптических плотностей характеристических полос спектра.

9.1.3.2. Термический анализ

Рассмотрим здесь два варианта термического анализа, применяемых для исследования обгоревших полимерных материалов.

а) Термогравиметрический и дифференциальный термический анализ

Термогравиметрический и дифференциальный термический анализ (ТГ- и ДТА) проводится на специальных приборах, позволяющих нагревать пробу вещества (доли миллиграмма - миллиграммы) в заданном температурном режиме и необходимой атмосфере, и, фиксируя при этом , как происходит убыль массы вещества (термогравиметрический анализ), а также экзо- и эндоэффекты (дифференциальный термический анализ) (рис.9.1). Самые распространенные в России приборы, которые позволяют реализовать эту задачу, венгерского производства, называются Дериватографами, поэтому и этот метод исследования часто называют дериватографией.

Анализ кривых ТG- и DТА позволяет оценить степень термического поражения полимерного материала на пожаре, а также получить множество другой информации, полезной при экспертизе пожара, например, имея микроколичества материала, оценить его горючесть, поведение при различных температурах.

Рис.9.1. Дериватограмма пенополиуретана мягкого мебельного “Eterlon 195”

1 - Дифференциально-термическая кривая (DТА);

2 - Дифференциальная кривая убыли массы (D TG);

3 - Кривая убыли массы вещества при нагреве (TG).

б) Весовой метод определения остаточного содержания летучих ве­ществ.

Этот метод гораздо проще, нежели ТГ-и ДТА; он менее информативен, но вполне пригоден для определения степени термического поражения по­лимерных материалов, образующих углистый остаток при термической дест­рукции.

Анализ проводится аналогично тому, как это делается при определе­нии остаточного содержания летучих веществ в древесных углях.

9.1.3.3. Химический анализ водных экстрактов

Метод этот предложен специалистами ВНИИПО для анализа галогеносодержащих полимеров (например, поливинилхлорида), которые, кроме того, содержат в своей рецептуре активные наполнители (мел). Такое сочетание компонен­тов имеет место, в частности, в поливинилхлоридном линолеуме.

При нагревании в ходе пожара поливинилхлорид начинает разлагаться с выделением хлористого водорода (происходит реакция дегидрохлориро­вания). И если в материале есть активный наполнитель, то последний ре­агирует с хлористым водородом, связывая его:

2HCl + CaCO₃ ----> CaCl₂ + H₂O + CO₂

После пожара отобранные пробы карбонизованного линолеума экстрагируют горячей водой и титрованием определяют содержание иона хлора, по количеству которого судят о степени термического поражения материа­ла.

Метод достаточно оригинален, но недостатком его является, во-пер­вых, возможность исследования только достаточно узкого класса материа­лов, а во-вторых, возможность потери хлористого кальция за счет вымы­вания при тушении, что неминуемо приведет к получению искаженных результатов.