Щеглов П. П., Иванников В. Л.
Пожароопасность полимерных материалов.
— М.: Стройиздат, 1992.—110 с: ил. —ISBN 5-274-00525-Х.
Рассмотрены факторы, определяющие опасность полимер¬ных материалов при пожаре. Дан анализ современного со¬стояния теории горения таких материалов. Изложен экспери¬ментальный метод их, комплексной оценки, учитывающий ки¬нетику процессов разложения и горения, суммарную токсич¬ность основных продуктов, количественную характеристику дисперсной фазы дыма.
Для научных работников пожарной охраны, научно-иссле¬довательских и проектных организаций.
Табл. 25, ил. 8, список лит.: 58 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последние годы большое развитие получило применение по¬лимеров благодаря целому ряду их преимуществ 'перед традицион¬ными строительными материалами.
Применение полимерных материалов позволяет повысить степень индустриальности строительства, значительно уменьшить массу зда¬ний и сооружений, улучшить качество работ и отделки, сократить объемы перевозок и трудозатраты на монтаж, что в целом дает значительные экономические и технические эффекты.
Широкому применению этих материалов в строительстве способ¬ствовали их малая плотность, высокая прочность, низкая теплопро¬водность, химическая стойкость и сопротивляемость истиранию. По¬лимерные материалы легко поддаются бесстружечной обработке (литью, прессованию, шприцеванию и т. д.), что позволяет макси¬мально механизировать и автоматизировать производство и значи¬тельно снизить стоимость изготовления деталей. Клееные пластмас¬совые изделия н конструкции также находят применение в строи¬тельстве. Из пластмасс легко получать тонкие и прочные газо-и водонепроницаемые пленки, не разрушающиеся под воздействием органических растворителей. Пленкообразующая способность полиме¬ров в сочетании с высокой адгезией по отношению к другим ма¬териалам делает их незаменимым сырьем для производства лаков и красок.
Недостатком полимерных материалов, ограничивающим область их применения, является пожарная опасность. Как свидетельствует статистика пожаров в мире, за последнее время рост пожаров, уве¬личение материального ущерба можно в значительной 'степени от¬нести за счет роста потребления полимерных материалов в строи¬тельстве зданий, сооружений и т. д.
Для успешной борьбы с пожарами, снижения материального ущерба, наносимого ими, необходимо знать структуру пожаров, при¬чины и обстоятельства, способствующие их возникновению и разви¬тию, основные пожароопасные характеристики используемых мате¬риалов и особенности их поведения при пожаре.
Снижение воспламеняемости и горючести полимеров, создание пожаробезопасных материалов, прогнозирование их поведения при пожарах, научно обоснованная оценка их основных пожароопасных характеристик являются актуальной проблемой, требующей неотлож¬ного решения. Во многих странах приняты специальные постановле¬ния, ограничивающие использование горючих полимерных материа¬лов при строительстве промышленных и гражданских сооружений, при производстве транспортных средств (самолетов, железнодорож¬ных вагонов, судов).
Снижение горючести полимеров представляет собой комплексную проблему. Ее решение связано не только с вопросами химии полимеров, химической кинетики (цепные реакции, термическая и термо¬окислительная деструкция, горение, взрыв), органической химии (синтез и свойства добавок, снижающих горючесть), но и с проб¬лемами математической физики (пограничный слой с химическими реакциями) и со сложной техникой эксперимента. Установление механизма горения полимерных материалов, механизма воздействия различных физико-химических процессов, протекающих при превра¬щении исходного вещества в продукты сгорания, механизма действия различных компонентов, входящих в состав полимерной системы, дает возможность разработки эффективных мер по снижению пожароопасности этих материалов. Решению этой проблемы посвя¬щено значительное количество работ. Большинство их носит, как правило, прикладной характер, и результаты применимы в основном к ограниченному кругу полимерсодержащих материалов. Ин¬формация об этих исследованиях рассеяна в многочисленных жур¬налах различного профиля, трудах национальных и международ¬ных симпозиумов по горению и т. д., а потому малодоступна ши¬рокому кругу профессиональных работников.
В последнее время появился ряд монографий, обзоров, спра¬вочников, посвященных проблеме снижения горючести полимерных материалов. Однако некоторые вопросы, носящие принципиальный характер, все еще остаются за пределами публикаций.
Обобщение и теоретическое осмысливание особенностей поведе¬ния полимерсодержащих материалов на пожарах, разработка едино¬го методического подхода к проблеме как в теоретическом, так н в практическом плане, установление взаимосвязей пожароопасных характеристик полимерных материалов с параметрами внешней сре¬ды представляют собой основу данной работы.
Главы I, 3, 4 написаны канд. техн. наук П. П. Щегловым, гла¬ва 2 — канд. физ.-мат. наук В. Л. Иванниковым. Авторы приносят глубокую благодарность сотрудникам ВИПТШ МВД СССР и ВНИЙПО МВД СССР, а также рецензенту — начальнику отдела ВНИИПО, канд. техн. наук В. А. Ярошу, принявшим участие в обсуждении ряда вопросов, рассматриваемых в монографии,.)! сде¬лавшим ценные замечания, которые учтены при подготовке ру¬кописи.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.............. 3
Глава 1. Факторы, определяющие опасность полимерных ма¬териалов при пожаре.......... 5
1.1. Опасность дыма при пожаре...... 5
1.2. Продукты разложения и горения..... 9
Глава 2. Стационарное горение полимерных материалов 24
2.1. Особенности развития пожаров...... 24
2.2. Физико-химическая модель горения полимерных ма¬териалов ........ .... 27
2.3. Внешняя задача.......... 30
2.4. Внутренняя задача......... З8
2.5. Расчет характеристик горения полимерного мате¬риала ............. 48
2.5.1. Аналитическое исследование задач .... 50
2.5.2. Методика расчета характеристик горения поли¬мерного материала......... 6в
Глава 3. Оценка полимерных материалов по опасным факто¬рам при пожаре........... 70
3.1. Оценка опасности полимерных материалов по их дымообразующей способности...... 70
3.2. Оценка опасности полимерных материалов по ток¬сичности их продуктов разложения и горения 72
3.3. Метод комплексной оценки потенциальной опасности полимеров............ 75
Глава 4. Продукты разложения и горения полимерных мате¬риалов и их дымообразующая способность .... 80
4.1. Полимерные материалы, образованные углеродом, водородом и кислородом ....... 81
4.2. Галогенсодержащие полимерные материалы . . 89
4.3. Азотсодержащие полимерные материалы . . . 100
Список литературы............ 105
Предметный указатель........... 108
Пожароопасность полимерных материалов.
— М.: Стройиздат, 1992.—110 с: ил. —ISBN 5-274-00525-Х.
Рассмотрены факторы, определяющие опасность полимер¬ных материалов при пожаре. Дан анализ современного со¬стояния теории горения таких материалов. Изложен экспери¬ментальный метод их, комплексной оценки, учитывающий ки¬нетику процессов разложения и горения, суммарную токсич¬ность основных продуктов, количественную характеристику дисперсной фазы дыма.
Для научных работников пожарной охраны, научно-иссле¬довательских и проектных организаций.
Табл. 25, ил. 8, список лит.: 58 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последние годы большое развитие получило применение по¬лимеров благодаря целому ряду их преимуществ 'перед традицион¬ными строительными материалами.
Применение полимерных материалов позволяет повысить степень индустриальности строительства, значительно уменьшить массу зда¬ний и сооружений, улучшить качество работ и отделки, сократить объемы перевозок и трудозатраты на монтаж, что в целом дает значительные экономические и технические эффекты.
Широкому применению этих материалов в строительстве способ¬ствовали их малая плотность, высокая прочность, низкая теплопро¬водность, химическая стойкость и сопротивляемость истиранию. По¬лимерные материалы легко поддаются бесстружечной обработке (литью, прессованию, шприцеванию и т. д.), что позволяет макси¬мально механизировать и автоматизировать производство и значи¬тельно снизить стоимость изготовления деталей. Клееные пластмас¬совые изделия н конструкции также находят применение в строи¬тельстве. Из пластмасс легко получать тонкие и прочные газо-и водонепроницаемые пленки, не разрушающиеся под воздействием органических растворителей. Пленкообразующая способность полиме¬ров в сочетании с высокой адгезией по отношению к другим ма¬териалам делает их незаменимым сырьем для производства лаков и красок.
Недостатком полимерных материалов, ограничивающим область их применения, является пожарная опасность. Как свидетельствует статистика пожаров в мире, за последнее время рост пожаров, уве¬личение материального ущерба можно в значительной 'степени от¬нести за счет роста потребления полимерных материалов в строи¬тельстве зданий, сооружений и т. д.
Для успешной борьбы с пожарами, снижения материального ущерба, наносимого ими, необходимо знать структуру пожаров, при¬чины и обстоятельства, способствующие их возникновению и разви¬тию, основные пожароопасные характеристики используемых мате¬риалов и особенности их поведения при пожаре.
Снижение воспламеняемости и горючести полимеров, создание пожаробезопасных материалов, прогнозирование их поведения при пожарах, научно обоснованная оценка их основных пожароопасных характеристик являются актуальной проблемой, требующей неотлож¬ного решения. Во многих странах приняты специальные постановле¬ния, ограничивающие использование горючих полимерных материа¬лов при строительстве промышленных и гражданских сооружений, при производстве транспортных средств (самолетов, железнодорож¬ных вагонов, судов).
Снижение горючести полимеров представляет собой комплексную проблему. Ее решение связано не только с вопросами химии полимеров, химической кинетики (цепные реакции, термическая и термо¬окислительная деструкция, горение, взрыв), органической химии (синтез и свойства добавок, снижающих горючесть), но и с проб¬лемами математической физики (пограничный слой с химическими реакциями) и со сложной техникой эксперимента. Установление механизма горения полимерных материалов, механизма воздействия различных физико-химических процессов, протекающих при превра¬щении исходного вещества в продукты сгорания, механизма действия различных компонентов, входящих в состав полимерной системы, дает возможность разработки эффективных мер по снижению пожароопасности этих материалов. Решению этой проблемы посвя¬щено значительное количество работ. Большинство их носит, как правило, прикладной характер, и результаты применимы в основном к ограниченному кругу полимерсодержащих материалов. Ин¬формация об этих исследованиях рассеяна в многочисленных жур¬налах различного профиля, трудах национальных и международ¬ных симпозиумов по горению и т. д., а потому малодоступна ши¬рокому кругу профессиональных работников.
В последнее время появился ряд монографий, обзоров, спра¬вочников, посвященных проблеме снижения горючести полимерных материалов. Однако некоторые вопросы, носящие принципиальный характер, все еще остаются за пределами публикаций.
Обобщение и теоретическое осмысливание особенностей поведе¬ния полимерсодержащих материалов на пожарах, разработка едино¬го методического подхода к проблеме как в теоретическом, так н в практическом плане, установление взаимосвязей пожароопасных характеристик полимерных материалов с параметрами внешней сре¬ды представляют собой основу данной работы.
Главы I, 3, 4 написаны канд. техн. наук П. П. Щегловым, гла¬ва 2 — канд. физ.-мат. наук В. Л. Иванниковым. Авторы приносят глубокую благодарность сотрудникам ВИПТШ МВД СССР и ВНИЙПО МВД СССР, а также рецензенту — начальнику отдела ВНИИПО, канд. техн. наук В. А. Ярошу, принявшим участие в обсуждении ряда вопросов, рассматриваемых в монографии,.)! сде¬лавшим ценные замечания, которые учтены при подготовке ру¬кописи.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.............. 3
Глава 1. Факторы, определяющие опасность полимерных ма¬териалов при пожаре.......... 5
1.1. Опасность дыма при пожаре...... 5
1.2. Продукты разложения и горения..... 9
Глава 2. Стационарное горение полимерных материалов 24
2.1. Особенности развития пожаров...... 24
2.2. Физико-химическая модель горения полимерных ма¬териалов ........ .... 27
2.3. Внешняя задача.......... 30
2.4. Внутренняя задача......... З8
2.5. Расчет характеристик горения полимерного мате¬риала ............. 48
2.5.1. Аналитическое исследование задач .... 50
2.5.2. Методика расчета характеристик горения поли¬мерного материала......... 6в
Глава 3. Оценка полимерных материалов по опасным факто¬рам при пожаре........... 70
3.1. Оценка опасности полимерных материалов по их дымообразующей способности...... 70
3.2. Оценка опасности полимерных материалов по ток¬сичности их продуктов разложения и горения 72
3.3. Метод комплексной оценки потенциальной опасности полимеров............ 75
Глава 4. Продукты разложения и горения полимерных мате¬риалов и их дымообразующая способность .... 80
4.1. Полимерные материалы, образованные углеродом, водородом и кислородом ....... 81
4.2. Галогенсодержащие полимерные материалы . . 89
4.3. Азотсодержащие полимерные материалы . . . 100
Список литературы............ 105
Предметный указатель........... 108