1.7.4 Легкозаймисті тверді речовини. Оцінка пожежної небезпеки деяких представників.

ри самозаймання, але серед них є і ті, які при незначному нагріванні (близько до 300 0С) розпочинають піролізуватися з утворенням горючих газів, які можуть займатися від малокалорійних джерел запалювання. Така особливість поведінки легкозаймистих твердих речовин має обов’язково урахуватися при оцінці пожежної небезпеки та для розробки засобів та способів її вогнезахисту. Основну таку групу речовин становлять целюлозновмісні матеріали (деревні смужки, бавовна, віскоза, прядиво) та пластмаси. При нагріванні целюлозовмістних матеріалів змінюється їх структура, фізичні та хімічні властивості. Кількість утворених при цьому газоподібних продуктів (летучих) і їх склад залежить від температури і режиму нагрівання. Розклад всіх целюлозовмісних матеріалів розпочинається не при однаковій температурі.

Деревні стружки (40-50% целюлози) маючи досить високу дисперсність, за температури нагрівання до 150 0С випаровують в основному зайву вологу, при 160...... 170 ºС розпочинається повільний розклад. Помітний вихід газоподібних продуктів відбувається при 250 ....... 300 ºС. За температури 200......280 °С переважає дегідратація, але з різким зниженням ступеня полімеризації целюлози розвиваються деструктивні процеси. При температурі 280......340 °С домінує деполімеризація. Ці реакції є конкуруючими. Тому, у разі зміни умов, їх можна зсунути в тому чи іншому напрямку. Парогазова суміш продуктів термічного розкладу деревних смужок, що утворюються при температурах 200 °С, є горючою. Вона вміщує вуглеводи, водень, монооксид карбону та пари летких органічних речовин. При досягненні певної концентрації та при наявності джерела запалювання вони займаються, що зумовлює подальше зростання температури та перехід процесу до екзотермічної стадії.

Наприклад, під час розкладу 1 кг деревних смужок виділяється 800 г газоподібних продуктів і утвориться 200 г деревного вугілля.

Після займання температура поверхневого шару деревних стружок підвищується до 290.......400 °С. При цьому вихід газоподібних продуктів стає максимальним, що забезпечує подальший розвиток горіння.

Бавовняна — найчистіша природна целюлоза — містить 85 — 90% целюлози. На відміну від деревних смужок при нагріванні розпочинає розкладатися при температурі 130 ...... 140 °C. Помітний вихід газоподібних продуктів спостерігається при подальшому нагріванні близько 200 0С. При термічному розкладі 1 кг бавовни виділяється 850 г газоподібних продуктів та 100 г залишку.

Віскоза - матеріал, який одержаний з високов'язкого концентрованого розчину ксантогенату целюлози в розбавленому розчині NaOH. Термічна стійкість матеріалів на її основі становить до 140....150 °С. Збільшення температури призводить до помітного піролізу з утворенням горючих газів: карбон моно оксид, водень, метан та ін..

Прядиво – це волокна рослинного походження, які добуваються шляхом переробки рослинної сировини. В хімічному плані це майже чиста целюлоза. Стійкість прядива до дії температури порівняно з віскозою вища, але сягає близько 190 0С. При підвищені дії температури збільшується швидкість утворення горючих парів. Досягнення температури 380....410 0С призводить до зниження швидкості піролізу. Так, при розкладі 1кг прядива виділяється 900г газів.

Папір – це матеріал на основі целюлози. Температура спалахування парів становить від 220 до 230 0С. Процес піролізу паперу розпочинається уже при 130 0С.

Тому, при початковій температурі розкладу твердих горючих речовин швидкість утворення газоподібних продуктів невелика, з підвищенням температури, вона зростає. При подальшому підвищенні температури після досягнення певного максимуму, швидкість виділення газоподібних продуктів зменшиться і поступово наблизиться до якось мінімального значення.

Склад газоподібних продуктів розкладу не постійний, він змінюється в залежності від температури розкладу твердих речовин. При низьких температурах переважає карбон діоксид СО2 і водяна пара, при більш високих температурах утворюються горючі гази: водень, метан, карбон (II) оксид та інші.

Особливу увагу привертають пластичні маси. В основу їх виробництва покладено смолу - полімер, наповнювачі, пластифікатори, затверджувачі, прискорювачі або сповільнювачі старіння і розчинники. Смола, що є компонентом пластичної маси, може піл час нагрівання проявляти термопластичні та реактопластичні властивості. Саме ці особливості будуть враховуватися при оцінці пожежної небезпеки.

Термопластичні при нагріванні спочатку стають м’якими, потім плавляться і переходять у текучий стан. При подальшому нагріванні розкладаються з утворенням газоподібних мономерів, які вже від джерела запалювання загорітися. При нагріванні реактопластів вони пом’якшується і відразу з твердого стану без розтікання на калюжи починають випаровуватися. Випаровується полімер у вигляді мономерів, алканів, ненасичених вуглеводнів та інших.

Кожний виріб має свій робочий інтервал температур, перевищення якого призводить до нагрівання і початку утворення горючих газів. Більшість з них мають температуру спалахування вище 200 0С, а самоспалахування перевищує 400 оС. Необхідно також відмітити, що підпалити більшість пластмас, за винятком целулоїду і подібних, не так вже й легко. Якщо вже досягнути температури їх самоспалахування, то при горінні в умовах недостатньої кількості окисника виділяються токсичні гази (НСN, оксиди нітрогену NО, NО2, гідроген хлору НСl), велика кількість тепла.

Питання та завдання для самоперевірки знань

1. Які матеріали називаються легкозаймистими твердими речовинами?

2. Які матеріали називаються целюлозовмісними? Навести приклади таких матеріалів.

3. На яку кількість горючих газів розкладаються целюлозовмісні матеріали?

4. Які матеріали називаються пластмасами? Навести приклади пластичних мас.

5. Чи однакова поведінка при горінні термопластів та реактопластів? Чому?