Особенности горения полимеров

Практически все полимеры под действием источника зажигания размягчаются, плавятся, разлагаются.

Продукты разложения образуют с воздухом горючие смеси, которые воспламеняются и горят. Температура воспламенения пластических масс выше 200 ºС, температура самовоспламенения выше 400 ºС. В условиях пожара температура горения может достигать 1300 ºС.

Для сгорания полимеров требуются большие объёмы воздуха. При этом образуются большие объемы продуктов горения.

Продукты разложения пластмасс токсичны.

Пластмассы плохо смачиваются водой, поэтому при их тушении желательно применять смачиватели.

Если в состав пластмасс входят негорючие компоненты (асбест, тальк и пр.), то пожарная опасность таких пластмасс снижается. При добавлении в состав пластмасс горючих веществ (бумаги, ткани и пр.), их пожарная опасность повышается.

Горение полимерных материалов в условиях пожара сопровождается обильным дымообразованием. Образование дыма в процессе разложения и горения материалов связано с химическими процессами деструкции и окисления, протекающими под воздействием температуры, а также с физическими процессами, К числу химических факторов необходимо отнести химический недожог полимерного материала, т. е. неполноту сгорания веществ, образовавшихся при разложении материала вследствие недостатка окислителя. Величина химического недожога определится по наличию в составе продуктов горения или разложения углерода, водорода, углеводородов, смоляных веществ, сажи. Величина химического недожога зависит от природы полимерного материала и условий, при которых протекает горение.

Зависимость пожарной опасности полимеров от их химического строения

Упрочнение химических связей, соединяющих основные звенья углеродной цепи, под действием акрилонитрильных группы и атомов фтора приводит к повышению термической устойчивости полимеров.

Так, в сополимере стирола и акрилонитрила под действием акрилонитрильной группы прочность связи С-С в основной цепи повышается с 247,8 кДж/моль (в полистироле) до 289,8 кДж/моль (в сополимере).

Высокой термической стойкостью характеризуется политетрафторэтилен (-CF₂-CF₂-)_n. В этом полимере прочность связи С-С составляет 361,2 кДж/моль, а прочность связи С-F- 453,6 кДж/моль. На прочность связи С-С повлияли атомы фтора.

Введение в основную цепь бензольных колец также повышает термостойкость полимеров.

При наличии в полимерах связей: С=О, О-Н, Р =О, S=O, C=N, Si-О, B=N, P=N, энергия которых велика, горючесть полимеров снижается.

Кратные связи обуславливают жёсткость и высокую термическую стойкость (полиены (-CH=CH-)_n- устойчивы до 800 ^оС, полиины (карбин (-СС-)_n - до 2300^оС).

Антипирены

При введении в материал огнезащитных добавок (антипиренов) изменяется состав и структура материала, что зачастую приводит к снижению горючести.

Антипирены (от греч. anti- - приставка, означающая противодействие, и руr - огонь) (ингибиторы горения) – вещества, понижающие горючесть материалов органического происхождения (древесины, пластмасс, тканей и др.).

Действие антипиренов основано на изоляции одного из источников пламени – тепла, горючего или кислорода. Для защиты изделий из пластмасс обычно используются комбинации антипиренов разного типа действия, обладающие синергическим эффектом (совместное действие антипиренов, усиливающее эффект каждого из них).

Опыт показывает, что самое опасное при пожаре - это густой дым и токсичные продукты горения, поэтому в последнее время разработки в области антипиренов направлены именно на предотвращение образования дыма и токсичных газов.

Существует несколько механизмов действия антипиренов: