Горение - полимер
Cтраница 1
Горение полимеров в большей степени зависит от нехимических факторов, таких, как турбулентность газовой фазы, кондуктив-ная, конвективная и радиационная теплопередача, а также характеристики испарения и плавления составляющих. Эксперименты обычно начинаются с того, что образец полимера нагревают внешним источником и по достижении достаточно высокой температуры, зависящей от воспламеняемости материала, происходит воспламенение, которое, в зависимости от окружающих условий и механизма тепловой обратной связи, может закончиться полным сгоранием образца. В таком процессе горения большая часть тепловой обратной связи обеспечивается теплопроводностью, хотя возможен вклад и радиационного теплообмена. [1]
 |
Состав продуктов термоокислительной деструкции некоторых пластмасс. [2] |
Горение полимеров и пластмасс на их основе протекает не одинаково и зависит, главным образом, от способа их получения и строения. Пластмассы на основе полимеров, полученных в результате реакции полимеризации ( полиэтилен, полистирол, полихлорвинил и др.), под действием источника воспламенения нагреваются и плавятся. [3]
Горение полимеров является сложным многостадийным самоподдерживающимся процессом, сопровождающимся экзотермическими реакциями окисления - восстановления и почти всегда свечением или образованием пламени, распространяющимся в пространстве с дозвуковой скоростью. [4]
 |
Схема структуры волны горения полимера. [5] |
Горение полимеров является одновременно гомогенным и гетерогенным процессом. При чисто гетерогенном горении, когда процесс протекает на границе раздела фаз, имеет место достаточный подвод к поверхности горящего полимера окислителя и одновременно быстрое удаление образовавшихся горючих газов. Если последнее не выполняется, что чаще всего и наблюдается, то горючие газы самостоятельно вступают в реакцию с кислородом воздуха, приводя к гомогенному газофазному горению, когда между реагентами отсутствует поверхность раздела. [6]
Горение полимеров в большей степени зависит от нехимических факторов, таких, как турбулентность газовой фазы, кондуктив-ная, конвективная и радиационная теплопередача, а также характеристики испарения и плавления составляющих. Эксперименты обычно начинаются с того, что образец полимера нагревают внешним источником и по достижении достаточно высокой температуры, зависящей от воспламеняемости материала, происходит воспламенение, которое, в зависимости от окружающих условий и механизма тепловой обратной связи, может закончиться полным сгоранием образца. В таком процессе горения большая часть тепловой обратной связи обеспечивается теплопроводностью, хотя возможен вклад и радиационного теплообмена. [7]
Процесс горения полимеров возникает чаще всего в результате воспламенения летучих соединений в газовой фазе, хотя, как это следует из вышесказанного, он может начаться также и вследствие гетерогенной реакции на поверхности раздела фаз. При этом возможны два основных режима зарождения горения: 1) самовоспламенение за счет протекания реакции во всем объеме полимера и 2) вынужденное воспламенение ( зажигание) за счет протекания реакции в небольшом объеме полимера под действием внешнего источника с дальнейшим воспламенением всей системы [ 1, с. Для полимеров наиболее характерен режим зажигания. Поэтому критические условия воспламенения в значительной степени определяются источником зажигания и условиями окружающей газовой среды. Вопросы, связанные с зажиганием, подробно освещены в обзоре [4], здесь мы остановимся кратко лиши на основных моделях зажигания в К - и газовой фазах. [8]
При горении полимеров протекает ряд химич. Для удобства рассматривают три зоны: 1) газовый слой; в нем происходит гл. От природы продуктов, образующихся при пиролизе в третьей зоне, и скорости диффузии их к поверхности зависит дальнейшее протекание процессов воспламенения и горения. [9]
Суммарная кинетика горения полимера весьма сложна и включает такие разные типы реакций, как газофазные, поверхностные и подповерхностные реакции в конденсированной фазе. Химический механизм газофазных реакций при горении полимера подобен механизму реакций в диффузионных пламенах углеводородов, поэтому горение полимера можно интерпретировать как реакцию на твердой поверхности, приводящую к формированию углеводородного пламени. Реакции в конденсированной фазе включают поверхностные и подповерхностные реакции. Подповерхностные реакции представлены реакциями разложения твердой фазы, которые протекают по той причине, что разложение начинается раньше газификации. Для поверхностных реакций возможны две ситуации: когда поверхность жидкая и когда она твердая и обугленная. В работе [26] проведено исследование поверхностного пиролиза ПБККГ, ПБКДТ, ПБАН, полиуретана и других связующих и обнаружено, что в широком диапазоне изменения тепловых потоков и давлений па их поверхности образуется кипящий расплавленный слой и происходит обугливание материала. [10]
Суммарная кинетика горения полимера весьма сложна и включает такие разные типы реакций, как газофазные, поверхностные и подповерхностные реакции в конденсированной фазе. Химический механизм газофазных реакций при горении полимера подобен механизму реакций в диффузионных пламенах углеводородов, поэтому горение полимера можно интерпретировать как реакцию на твердой поверхности, приводящую к формированию углеводородного пламени. Реакции в конденсированной фазе включают поверхностные и подповерхностные реакции. Подповерхностные реакции представлены реакциями разложения твердой фазы, которые протекают по той причине, что разложение начинается раньше газификации. Для поверхностных реакций возможны две ситуации: когда поверхность жидкая и когда она твердая и обугленная. В работе [26] проведено исследование поверхностного пиролиза ПБККГ, ПБКДТ, ПБАН, полиуретана и других связующих и обнаружено, что в широком диапазоне изменения тепловых потоков и давлений па их поверхности образуется кипящий расплавленный слой и происходит обугливание материала. [11]
В большинстве случаев при горении полимеров и полимерных материалов горючие продукты деструкции и разложения разбавляются негорючими продуктами, а также частицами, ингибирующими горение. Следует отметить [25], что если зона догорания достаточно велика, происходит разделение во времени стадии горения в зонах пламени и догорания и, таким образом, появляется пятая стадия - стадия догорания. Вследствие больших тепловых потерь скорость горения становится очень малой и материал начинает остывать раньше, чем превратится в газообразные продукты сгорания. Этому способствует ряд физических и химических процессов, в частности усадка, плавление и коксование, причем первые два явления могут способствовать или препятствовать горению, коксование же обычно приводит к затуханию материала. [12]
Чтобы объяснить закономерности ЛП и горения полимеров, необходимо знать распределение температуры в конденсированной и газовой фазах. Для измерения температур внутри образцов и на их поверхности помещают термопары или термодатчики, с помощью которых фиксируют температуру указанных слоев при нагреве полимера или при его поджигании и горении. В связи с низкой теплопроводностью полимерных материалов, которая, конечно, меняется с изменением структуры полимера при горении, перепад температур в зонах может быть значительным. [13]
Как уже подчеркивалось, процесс горения полимеров протекает в диффузионном режиме, поэтому движущей его силой являются процессы тепло - и массопереноса. Перенос теплоты осуществляется от пламени к еще неповрежденным участкам полимера по различным элементарным механизмам: конвекции и теплопроводности ( теплоотдачи), излучения, механического движения расплава полимера в виде слоев, капель, брызг. При теплоотдаче тепловая энергия переносится за счет движения частиц вещества и разности плотностей слоев среды при различных температурах. Часто заметную роль играет теплопередача излучением. [14]
 |
Взаимосвязь горючести ( по-5 терь массы при горении в течение х в двух минут и термостойкости ( по-х / терь массы при 200 С в течение. [15] |
Страницы: 1 2 3