Методика оценки пожарной опасности полимерных композиционных материалов по результатам термического анализа

ВВЕДЕНИЕ 7
1. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ 10
1.1. Полимерные композиционные материалы, как объекты пожарно-технической экспертизы 10
1.2. Методики исследования композиционных полимерных материалов в экспертизе пожаров 26
1.3. Характеристика термических методов анализа. Термохимические методы. 33
2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ 45
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 46
3.1. Объекты исследования 46
3.2 Синхронный термический анализ образцов 48
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
4.1. Исследование поведения образцов при нагреве в приборе синхронного термического анализа 50
4.2. Оценка горючести полимерных теплоизоляционных материалов по результатам дифференциального термического анализа 58
4.3. Оценка кинетических параметров разложения полимерных теплоизоляционных материалов методом синхронного термического анализа 60
ЗАКЛЮЧНИЕ 78
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ 80
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ 81
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 82

Весь текст будет доступен после покупки

Проведение пожарно-технической экспертизы предполагает, что экспертные выводы по очагу и причине пожара должны опираться не только на субъективную оценку степени поражения материалов и конструкций, но и на результаты применения различных средств измерения, а качестве объективной информации. Вместе с тем, анализ экспертных заключений показывает, что чаще всего специалисты пренебрегают использованием приборов, даже портативных, позволяющих проводить исследование непосредственно на месте. Использование лабораторных приборов обычно ограничивается исследованием изымаемых с места пожара следов различных инициаторов горения, а также металлографическими и структурными исследованиями оплавлении медных, реже алюминиевых, проводников. В то же время многие экспертные лаборатории оснащены современными приборами синхронного термического анализа, которые позволяют исследования материалы различной природы и решать сложные идентификационные и диагностические задачи, в том числе оценивать пожарную опасность органических материалов даже при их незначительном количестве. При правильном выборе режимов измерения синхронный термический анализ позволяет не только установить групповую принадлежность материалов, но и детально оценить степень их термического поражения.
Изучение различных экспертных заключений, содержащих результаты синхронного термического анализа образцов показали, что зачастую полученные результаты невозможно правильно интерпретировать ввиду неверно выбранного режима исследования или пробоподготовки материалов к исследованию. В отличие от спектральных методов исследования термический анализ относится к методам экспериментальным, поскольку каждое измерение по сути является отдельным экспериментом результаты которого зависят не только от природы исследуемых образцов, но и от условий проведения измерения. Так при неверно выбранной скорости нагрева проб ряд информации может быть утерян, поскольку слишком большая скорость нагрева не позволяет в должной мере проявиться всем процессам, связанным с выделением или поглощением тепла, некоторые из них могут экранироваться и поэтому не представляется возможным в полной мере оценить полноту их протекания. Данная информация особенно важна при решении вопросов о степени поражения материалов теплом пожара для установления температурно-временных характеристик горения. Большое значение имеет и выбор количества пробы. Если термоокислительная деструкция материала сопровождается значительным выделением тепла, по получаемые на термограммах пики могут искажаться, так как температура в печи может не соответствовать заданному режиму нагрева, значительно превышая или занижая получаемые данные. Кроме того, сенсоры прибора также могут неправильно показывать информацию, поскольку каждая термопара обладает ограниченным диапазоном эксплуатационной температуры и превышение критических значений зачастую требует времени для возвращения ее в рабочий режим. Все это может приводить к возникновению артефактов, препятствующих объективному анализу получаемой с помощью термограмм информации. Еще одной причиной возможного возникновения на термограммах артефактов является влияние на результат качества контакта изучаемого материала с поверхностью тигля, контактирующей с сенсором. Понятно, что в ходе анализа при переходе материала из одного состояния в другое, например, при плавлении или разложении угольного остатка, когда от образца остается только незначительное количество золы и неорганических добавок в порошковом состоянии, происходит изменение плотности прилегания образца к поверхности тигля, что может приводить к дрейфу нулевой линии. Избежать этого невозможно, но нужно максимально снизить данное негативное влияние, чтобы снизить величину наблюдающегося смещения нулевой линии. Например, можно при исследовании пористых материалов, а именно к таким относятся полимерные теплоизоляционные материалы, можно проводить их предварительное прессование с целью сокращения пористого пространства.
Целью данной выпускной квалификационной работы стало изучение возможностей синхронного термического анализа при исследовании композиционных полимерных материалов в целях пожарно-технической экспертизы.

Весь текст будет доступен после покупки

1. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ
1.1. Полимерные композиционные материалы, как объекты пожарно-технической экспертизы

Пластические массы или, как их принято называть, пластмассы, представляют собой сложные по составу системы, построенные на полимерной основе. Свойства систем определяются видом, количеством и соотношением компонентов. В подавляющем большинстве случаев полимер, объединяет компоненты в единое целое и поэтому называется связующим. В качестве связующего могут использоваться все морфологические разновидности полимеров, то есть олигомеры и соолигомеры, полимеры, сополимеры и высокополимеры [1].
Связующее определяет основные термодеформационные и технологические свойства пластмасс. Кроме полимера в состав пластической массы могут входить следующие из перечисленных составляюших, содержание которых (%) может изменяться в весьма широких пределах [4].
Все полимерные материалы можно классифицировать по природе высокомолекулярных соединений (полимеров и олигомеров), входящих в их состав.
По происхождению полимеры делятся на три группы: природные, искусственные и синтетические. К природным полимерам относятся целлюлоза, которая является основой древесины, хлопка, льна; натуральный каучук; белки; сюда же относятся биополимеры, являющиеся основой клеток живых организмов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Аверко-Антонович И.Ю., Бикмуллин Р.Т. Методы исследования структуры и свойства полимеров: Учебное пособие/ КГТУ. Казань, 2002. -604с.
2. Альмяшев В.И., Гусаров В.В. Термические методы анализа: учеб. пособие / СПбГЭТУ (ЛЭТИ). СПб., 1999. 40 с.
3. Аналитическая химия. В 3 т. Т.1. Методы идентификации и определения веществ/ Под ред. Л.Н. Москвина. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 567 с.
4. Берлин А.А. Горение полимеров и полимеры пониженной горючести. Соросовский образовательный журнал. 1996. №9. С 57-63.
5. Васин А.Я., Маринина Л.К., Аносова Е.Б. О методике определения температуры начала интенсивного термического разложения твердых веществ и материалов с помощью ДТА // Пожаровзрывобезопасность. 2006. № 6. С. 11–16.
6. Возможности методов термического анализа в применении к исследованию кинетики термического разложения полимеров / Коптелов А.А., Коптелов И.А., Рогозина А.А., Юшков Е.С. // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. № 9. С. 1163-1169.
7. ГОСТ Р 53292-2009. Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытаний.
8. ГОСТ Р 53293-2009. Пожарная опасность веществ и материалов. Материалы, вещества и средства огнезащиты. Идентификация методами термического анализа.
9. Дифференциально-термический и термогравиметрический анализ термодеструкции полимерных материалов / Горюнов В.А., Черников А.И., Чуйков А.М. // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2015. Т. 1. С. 154-157.
10. Дорожкин В.П., Галимова Е.М. Химия и физика полимеров: учебное пособие/. Нижнекамск, 2013. -241с.

Весь текст будет доступен после покупки