Горючесть пластмасс

Основными показателями, определяющими горючесть пластмасс, являются нижеследующие: показатель возгораемости К, температура воспламенения Т_в, температура самовоспламенения Т_св и кислородный индекс КИ. Кроме того, с позиций пожароопасности важны показатели – параметры процессов дымообразования и газовыделения при горении пластмассы.

Поскольку все органические вещества горючи, то для снижения пожароопасности полимерных материалов их модифицируют и вводят различные добавки, антипирены, влияющие на механизм горения полимеров или тормозящие этот процесс.

Методы оценки параметров горючести пластмасс определены стандартами России – ГОСТ 10456,17088, 21207, 21793; США – ASTMD 2863; Германии – DIN 22117; Франции – AFNORNFT51071 и т. д.

Показатель возгораемости (К) – безразмерная величина, выражающая отношение количества тепла, выделенного при горении к количеству тепла, затраченному на поджигание образца материала. Материалы с К > 0,5 являются горючими.

Температура воспламенения T_B, самовоспламенения Т_СВ характеризует поведение нагреваемого полимерного материала при подводе огня и без такового.

Горение пластмасс сопровождается значительным дымовыделением. Дымообразующая способность материалов определяется удельной оптической плотностью Д_т, показывающей ослабление освещенности на расстоянии 1 м от источника света в дыму, выделяемого при сгорании 1 кг материала в объеме 1 м³ помещения.

Дымообразование полимеров изменяется в ряду:

ПТФЭ < ПММА < ПЭ < ПВХ < ПУ < ПА < ПК < ПЭТФ < СОПОЛИМЕРЫ СТИРОЛА (АБС и др.) < ПП < ПС.

Кислородный индекс пластмасс (КИ) широко используется для оценки их воспламеняемости. Он показывает, при каком минимальном количестве кислорода в смеси O₂-N₂ загорается вертикально расположенный образец при его поджигании. КИ выражается в процентах и зависит от химического строения полимера и его содержания в пластмассе.

Пластмассы и полимеры с КИ < 27 считаются легкогорючими, причем если КИ < 20, то горение протекает быстро, а при КИ = 20-26 – медленно. Материалы с КИ > 27 относятся к самозатухающим при выносе их из огня и считаются трудногорючими.

Горючесть собственно полимеров характеризуется также и их коксовым числом, то есть процентом остатка полимера после его сгорания. Чем выше коксовое число, тем менее горючим является полимер.

В таблице 2 приведены особенности горения промышленных полимеров.

Таблица 2 – Особенности горения некоторых промышленных полимеров
Вид полимера	Поведение в пламени	Окраска пламени	Характер горения	Запах продуктов горения
полиэтилен	Горит в пламени и при удалении	Голубое, ярко светящееся с желтой верхушкой, середина пламени голубая	Небольшое количество копоти, без образования сажи, расплав капает, капли горят	Горящего парафина (потухшей свечи)
поливинилхлорид	Воспламеняется с трудом, при удалении из пламени горелки самопроизвольно затухает	Зеленовато-желтое, зеленое по кромке, горит с разбрасыванием	С копотью, с вы-делением сажи без образования капель	Резкий, хлороводорода
Полиметилметакрилат	Воспламеняется легко, горит и после удаления из пламени	Синее с белой верхушкой, небольшое количество копоти	Горит с потрескиванием без образования сажи	Сильный цветочно-плодовый
Полистирол, ударопрочный полистирол	Вспыхивает при поджигании, горит легко. Горит и после удаления из пламени	Оранжево-желтое, светящееся	Горит с образованием большого количества копоти, плавится	Сладковатый цветочный с оттенком запаха бензола. Запах корицы, если уколоть раскаленной иглой
Поликарбонат	Воспламеняется с трудом. Горит вне пламени горелки, постепенно самозатухает	Желтое светящееся, неспокойное	Немного копоти, обугливается, образуются пузыри	Фенола, жженой бумаги, зачастую не имеет характерного запаха
Политетрафторэтилен (фторопласт)	Горит, но при удалении из пламени горелки гаснет	Желтое	Без копоти	Резкий (фторо-водорода)
Полиэтилентерефталат	Трудно воспламеняется и гаснет	Светящееся	–	Сладковатый
Полиамид	Горит и самозатухает	Голубое, желтоватое по краям	–	Жженого рога или пера
Эпоксидные смолы	Горит вне пламени горелки, постепенно самозатухает	Желтое светящееся	Немного копоти	Жженой кости
Фенолоформальдегидные смолы	Горит с трудом, только в пламени горелки, постепенно гаснет	Желтое со светло-голубыми кромками	При горении вздувается, трескается, горит с разбрасыванием	Смешанный карболки (фенола) и формальдегида

Задание:

1 Изучить основные свойства промышленных полимеров.

2 Поместить образцы полимеров в пламя горелки. Описать поведение образца в пламени, окраску пламени, характер горения, характерный запах продуктов горения.

3 Используя данные таблицы 2 и полученные органолептические результаты провести идентификацию неизвестных образцов.

Отчет должен содержать:

1 Перечень идентифицированных промышленных полимеров.

2 Краткую характеристику свойств идентифицированных промышленных полимеров.

3 Выводы.