Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 98892 10.61260/1998-8990-2025-1-166-174 Пожарная безопасность Fire safety Пожарная безопасность EVALUATION OF KINETIC PARAMETERS OF THERMAL-OXIDATIVE DESTRUCTION OF POLYMERIC MATERIALS FOR SOLVING PROBLEMS OF FIRE-TECHNICAL EXPERTISE ОЦЕНКА КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ 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;

 Уральский институт ГРС МЧС России Екатеринбург Россия Ural Institute of the State Fire Service of EMERCOM of Russia Yekaterinburg Russian Federation 16 05 2025 16 05 2025 2025 1 166 174 23 10 2024 31 01 2025 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/98892/view

Возможность возгорания полимерных материалов в условиях пожара зависит от их химической природы и кинетических параметров процесса термоокислительной деструкции в частности, полученных при исследовании материалов в условиях, максимально приближенных к условиям пожара. Изучена кинетика термоокислительной деструкции термопластичных полимеров с разной степенью кристалличности (полипропилен, сотовый поликарбонат, поливинилхлорид, пенополистирол, полиэтилентерефталат) с использованием метода динамической термогравиметрии при скорости нагрева 20 °К·мин‒1. Целью исследований являлась оценка возможности применимости метода Бройдо для определения кинетических параметров (энергия активации, предэкспоненциальный множитель, порядок реакции) процесса термоокислительной деструкции для дальнейшей диагностики их возгорания. Результаты исследований показали, что порядок реакций термоокислительной деструкции исследуемых полимеров равен или близок к единице. Для диагностики применимости метода Бройдо к описанию кинетики термоокислительной деструкции полимеров проведена проверка линейности графических зависимостей в заданных координатах. Доказана возможность и целесообразность применения метода Бройдо как простого и надежного при оценке кинетических параметров процесса термоокислительной деструкции полимеров.

The possibility of ignition of polymeric materials under fire conditions depends on their chemical nature and kinetic parameters of the thermo-oxidative degradation process obtained in the study of materials under conditions as close as possible to fire conditions. The kinetics of thermo-oxidative degradation of thermoplastic polymers with different degrees of crystallinity (polypropylene, cellular polycarbonate, polyvinyl chloride, polystyrene foam, polyethylene terephthalate) was studied using the dynamic thermogravimetry method at a heating rate of 20 °K·min‒1. The aim of the study was to assess the applicability of the Broydo method for determining the kinetic parameters (activation energy, pre-exponential factor, reaction order) of the thermo-oxidative degradation process for further diagnostics of their ignition. The results of the studies showed that the order of the reactions of thermo-oxidative degradation of the studied polymers is equal to or close to unity. To diagnose the applicability of the Broydo method to the description of the kinetics of the thermo-oxidative degradation of polymers, the linearity of the graphical dependencies in the specified coordinates was checked. The possibility and expediency of using the Broido method as a simple and reliable for assessing the kinetic parameters of the process of thermo-oxidative destruction of polymers has been proven.

 термоокислительная деструкция термопластичные полимеры термогравиметрический анализ энергия активации вторичные очаги пожара thermal-oxidative destruction thermoplastic polymers thermogravimetric analysis activation energy secondary fire sources

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. Беззапонная О.В. Определение температуры самовоспламенения веществ и материалов методом синхронного термического анализа // Технологии техносферной безопасности. 2024. № 2 (104). С. 177–187. Bezzaponnaya O.V. Opredelenie temperatury samovosplameneniya veshchestv i materialov metodom sinhronnogo termicheskogo analiza // Tekhnologii tekhnosfernoj bezopasnosti. 2024. № 2 (104). S. 177–187. Charde S., Sonawane S., Sonawane S. Degradation kinetics of polycarbonate composites // Chem. Biochem. Eng. Q. 2018. № 32 (2). Р. 151–165. Charde S., Sonawane S., Sonawane S. Degradation kinetics of polycarbonate composites // Chem. Biochem. Eng. Q. 2018. № 32 (2). R. 151–165. Predictions of polymer thermal degradation: relevance of selecting the proper kinetic model / P.E. Sánchez Jiménez [et al.] // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. № 147 (3). P. 1–7. Predictions of polymer thermal degradation: relevance of selecting the proper kinetic model / P.E. Sánchez Jiménez [et al.] // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. № 147 (3). P. 1–7. Characterisation of pyrolysis kinetics and detailed gas species formations of engineering polymers via reactive molecular dynamics / T.B.Yu. Chen [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. Vol. 153. P. 104931. Characterisation of pyrolysis kinetics and detailed gas species formations of engineering polymers via reactive molecular dynamics / T.B.Yu. Chen [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2021. Vol. 153. P. 104931. Simple direct method to obtain kinetic parameters for polymer thermal decomposition /D. Lázaro [et al.] // Appl. Sci. 2021. № 11. P. 11300. Simple direct method to obtain kinetic parameters for polymer thermal decomposition /D. Lázaro [et al.] // Appl. Sci. 2021. № 11. P. 11300. Лобова С.Ф., Принцева М.Ю. Оценка влияния исходных данных на результаты моделирования распространения горения при оценке эффективности работы автоматической установки пожарной сигнализации // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2019. № 3. С. 70–80. Lobova S.F., Princeva M.Yu. Ocenka vliyaniya iskhodnyh dannyh na rezul'taty modelirovaniya rasprostraneniya goreniya pri ocenke effektivnosti raboty avtomaticheskoj ustanovki pozharnoj signalizacii // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2019. № 3. S. 70–80. Experimental and modelling studies on the kinetics and mechanisms of thermal degradation of polymethyl methacrylate in nitrogen and air / T. Fateh [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. Vol. 120. P. 423–433. Experimental and modelling studies on the kinetics and mechanisms of thermal degradation of polymethyl methacrylate in nitrogen and air / T. Fateh [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2016. Vol. 120. P. 423–433. 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. 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. Галузо О.Г., Эксанова С.Ш. Долговечность изделий для инженерно-технических систем в строительстве // Журнал Механика и технология. 2022. № 1 (6). С. 203–207. Galuzo O.G., Eksanova S.Sh. Dolgovechnost' izdelij dlya inzhenerno-tekhnicheskih system v stroitel'stve // Zhurnal Mekhanika i tekhnologiya. 2022. № 1(6). S. 203–207. Новый подход к анализу инициированной термодеструкции поликарбоната /А.В. Куценова [и др.] // Химическая физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 74–80. Novyj podhod k analizu iniciirovannoj termodestrukcii polikarbonata /A.V. Kucenova [i dr.] // Himicheskaya fizika. 2020. T. 39. № 12. S. 74–80. Закономерности термоокислительной деструкции полистирольной теплоизоляции пониженной горючести / А.А. Кобелев [и др.] // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 2. С. 74–80. Zakonomernosti termookislitel'noj destrukcii polistirol'noj teploizolyacii ponizhennoj goryuchesti / A.A. Kobelev [i dr.] // Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashchenie, likvidaciya. 2018. № 2. S. 74–80. Wellen R.M., Canedo E.L. On the Kissinger equation and the estimate of activation energies for non-isothermal cold crystallization of PET // Polymer Testing. 2014. № 40. P. 33–38. Wellen R.M., Canedo E.L. On the Kissinger equation and the estimate of activation energies for non-isothermal cold crystallization of PET // Polymer Testing. 2014. № 40. P. 33–38.