Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 89580 10.61260/1998-8990-2025-2024-4-155-163 Пожарная безопасность Fire safety Пожарная безопасность RESEARCH OF THE FEATURES OF THERMAL-OXIDATIVE DESTRUCTION OF ELASTIC POLYURETHANE FOAM FOR SOLVING DIAGNOSTIC PROBLEMS OF FIRE-TECHNICAL EXPERTISE ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ https://orcid.org/0000-0001-6566-448X Беззапонная Оксана Владимировна Bezzaponnaya Oksana V. bezzaponnay@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0009-0000-9084-8328 Глухих Павел Александрович Павел Александрович Александрович Glukhikh Pavel A. pasa.86@mail.ru https://orcid.org/0009-0001-8268-5677 Макаркин Сергей Викторович Makarkin Sergey V. mak_s@e1.ru

кандидат юридических наук;

candidate of jurisprudence sciences;

 Уральский институт ГРС МЧС России Екатеринбург Россия Ural Institute of the State Fire Service of EMERCOM of Russia Yekaterinburg Russian Federation Уральский институт ГПС МЧС России Екатеринбург Россия Ural institute of State fire service of EMERCOM of Russia Yekaterinburg Russian Federation Уральский институт ГПС МЧС России Екатеринбург Россия Ural institute of State fire service of EMERCOM of Russia Yekaterinburg Russian Federation 05 02 2025 05 02 2025 2024 4 155 163 11 10 2024 29 10 2024 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/89580/view

Методом синхронного термического анализа изучены пожароопасные свойства эластичного пенополиуретана при скоростях нагрева 5 °С/мин, 10 °С/мин и 20 °С/мин. Установлен двухстадийный режим протекания термоокислительной деструкции в интервале температур 25–700 °С, включающий стадию тления и стадию пламенного горения. Интенсивность тепловыделения процесса пламенного горения эластичного пенополиуретана в 5–6 раз превышает интенсивность тепловыделения в результате тления. Определены значения температуры воспламенения для режима тлеющего горения и температуры самовоспламенения при разных скоростях нагрева с использованием аналитических сигналов трёх термоаналитических кривых синхронного термического анализа. Изучена кинетика термоокислительной деструкции эластичного пенополиуретана методом динамической термогравиметрии. Рассчитаны кинетические параметры (порядок реакции, энергия активации, предэкспоненциальный множитель) по методу Бройдо при скорости нагрева 20 °С/мин. Использование полученных кинетических параметров процесса термоокислительной деструкции позволит проводить оценку возможности возгорания эластичного пенополиуретана в условиях пожара с формированием вторичных очагов пожара.

The method of synchronous thermal analysis was used to study the fire hazardous properties of elastic polyurethane foam at heating rates of 5 °C/min, 10 °C/min and 20 °C/min. A two-stage mode of thermal-oxidative destruction in the temperature range of 25–700 °C was established, including the stage of smoldering and the stage of flaming combustion. The intensity of heat release during the process of flaming combustion of elastic polyurethane foam is 5–6 times higher than the intensity of heat release as a result of smoldering. The values of the ignition temperature for the smoldering combustion mode and the autoignition temperature were determined at different heating rates using analytical signals of three thermoanalytical curves of synchronous thermal analysis. The kinetics of thermal-oxidative destruction of elastic polyurethane foam was studied by the method of dynamic thermogravimetry. The kinetic parameters (reaction order, activation energy, pre-exponential factor) were calculated using the Broido method at a heating rate of 20 °C/min. The use of the obtained kinetic parameters of the process of thermal-oxidative destruction will allow us to assess the possibility of ignition of elastic polyurethane foam in fire conditions with the formation of secondary fire sources.

 термоокислительная деструкция тление метод синхронного термического анализа пенополиуретан кинетические параметры thermal-oxidative destruction smoldering method of synchronous thermal analysis polyurethane foam kinetic parameters

Козлитин А.А., Лебедева В.В., Непочатых И.Н. Развитие пожара от источника зажигания малой мощности // Научный вестник НИИГД МЧС ДНР. 2016. № 4 (53). С. 43–51 с. Kozlitin A.A., Lebedeva V.V., Nepochatyh I.N. Razvitie pozhara ot istochnika zazhiganiya maloj moshchnosti // Nauchnyj vestnik NIIGD MCHS DNR. 2016. № 4 (53). S. 43–51 s. Экспертное исследование после пожара остатков пенополуретанов / А.Н. Бесчастных [и др.] // Пожаровзрывобезопасность. 2004. № 1. С. 80–86. Ekspertnoe issledovanie posle pozhara ostatkov penopoluretanov / A.N. Beschastnyh [i dr.] // Pozharovzryvobezopasnost'. 2004. № 1. S. 80–86. Зайкина М.И. Методика исследования процессов тлеющего горения материалов при техническом обслуживании, ремонте и эксплуатации автотранспорта: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2019. 146 с. EDN EGISID. Zajkina M.I. Metodika issledovaniya processov tleyushchego goreniya materialov pri tekhnicheskom obsluzhivanii, remonte i ekspluatacii avtotransporta: dis. … kand. tekhn. nauk. SPb., 2019. 146 s. EDN EGISID. Беззапонная О.В., Макаркин С.В., Глухих П.А. Идентификация термопластичных полимеров методом синхронного термического анализа // Пожаровзрывобезопасность. 2024. Т. 33. № 1. С. 24–35. Bezzaponnaya O.V., Makarkin S.V., Gluhih P.A. Identifikaciya termoplastichnyh polimerov metodom sinhronnogo termicheskogo analiza // Pozharovzryvobezopasnost'. 2024. T. 33. № 1. S. 24–35. Возможности методов термического анализа в применении к исследованию кинетики термического разложения полимеров / А.А. Коптелов [и др.] // Журнал прикладной химии. 2016. Т. 89. Вып. 9. С. 1163–1169. Vozmozhnosti metodov termicheskogo analiza v primenenii k issledovaniyu kinetiki termicheskogo razlozheniya polimerov / A.A. Koptelov [i dr.] // Zhurnal prikladnoj himii. 2016. T. 89. Vyp. 9. S. 1163–1169. Исследование пожароопасных свойств полимерных материалов методом синхронного термического анализа / О.В. Беззапонная [и др.] // Техносферная безопасность. 2023. № 4 (41). С. 13–23. Issledovanie pozharoopasnyh svojstv polimernyh materialov metodom sinhronnogo termicheskogo analiza / O.V. Bezzaponnaya [i dr.] // Tekhnosfernaya bezopasnost'. 2023. № 4 (41). S. 13–23. Thermal Decomposition Kinetics of Rigid Polyurethane Foam and Ignition Risk by a Hot Particle / S.P. Wang [et al.] // J. Appl. Polym. Sci. 2014. № 131. P. 3935. Thermal Decomposition Kinetics of Rigid Polyurethane Foam and Ignition Risk by a Hot Particle / S.P. Wang [et al.] // J. Appl. Polym. Sci. 2014. № 131. P. 3935. Беззапонная О.В., Хабибова К.И. Применение метода термического анализа при идентификации термопластов и реактопластов в рамках пожарно-технической экспертизы // Техносферная безопасность. 2022. № 1 (34). С. 85–91. Bezzaponnaya O.V., Habibova K.I. Primenenie metoda termicheskogo analiza pri identifikacii termoplastov i reaktoplastov v ramkah pozharno-tekhnicheskoj ekspertizy // Tekhnosfernaya bezopasnost'. 2022. № 1 (34). S. 85–91. McKenna S.T., Hull T.R. The fire toxicity of polyurethane foams // Fire Science Reviews. 2016. № 5:3. McKenna S.T., Hull T.R. The fire toxicity of polyurethane foams // Fire Science Reviews. 2016. № 5:3. Применение термического анализа при исследовании и экспертизе пожаров: методические рекомендации / Е.Д. Андреева [и др.]; под ред. проф. И.Д. Чешко. М.: ВНИИПО МЧС России, 2013. 60 с. Primenenie termicheskogo analiza pri issledovanii i ekspertize pozharov: metodicheskie rekomendacii / E.D. Andreeva [i dr.]; pod red. prof. I.D. Cheshko. M.: VNIIPO MCHS Rossii, 2013. 60 s. Yangui Chen, Hongzhou He, Zhongqing Liu. Application of the global search algorithm to analyze the kinetic mechanism of the thermal decomposition of flexible polyurethane foam // Progress in Reaction Kinetics and Mechanism. 2021. Vol. 46. P. 1–18. Yangui Chen, Hongzhou He, Zhongqing Liu. Application of the global search algorithm to analyze the kinetic mechanism of the thermal decomposition of flexible polyurethane foam // Progress in Reaction Kinetics and Mechanism. 2021. Vol. 46. P. 1–18. Thermal degradation study of pure rigid polyurethane in oxidative and non-oxidative atmospheres / J. He [et al.] // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2016. № 120. P. 269–283. Thermal degradation study of pure rigid polyurethane in oxidative and non-oxidative atmospheres / J. He [et al.] // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2016. № 120. P. 269–283. Молчадский О.И. Прогноз пожарной опасности строительных материалов при использовании методов термического анализа: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М.: ВНИИПО МЧС России, 2001. 22 с. Molchadskij O.I. Prognoz pozharnoj opasnosti stroitel'nyh materialov pri ispol'zovanii metodov termicheskogo analiza: avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. M.: VNIIPO MCHS Rossii, 2001. 22 s. Беззапонная О.В. Определение температуры самовоспламенения веществ и материалов методом синхронного термического анализа // Технологии техносферной безопасности. 2024. Вып. 2 (104). С. 177–187. Bezzaponnaya O.V. Opredelenie temperatury samovosplameneniya veshchestv i materialov metodom sinhronnogo termicheskogo analiza // Tekhnologii tekhnosfernoj bezopasnosti. 2024. Vyp. 2 (104). S. 177–187. Broido A.A. Simple, Sensitive Graphical Method of Treating Thermogravimetric Analysis Data // Journal of Polymer Science. 1969. Pt. A-2. Vol. 7. № 10. P. 1761–1773. Broido A.A. Simple, Sensitive Graphical Method of Treating Thermogravimetric Analysis Data // Journal of Polymer Science. 1969. Pt. A-2. Vol. 7. № 10. P. 1761–1773. Numerical simulation of fire spread on polyurethane foam slabs / K. Prasad [et al.] // Polym Test. 2009. № 28. Numerical simulation of fire spread on polyurethane foam slabs / K. Prasad [et al.] // Polym Test. 2009. № 28.