И их остатках после нагрева

(длительность изотермического нагрева - 20 мин)

 

Температуранагрева, 0С	Материал покрытия
	Лак ПФ-020	Олифа комбинир. К-3	Дисперсия ВА	Лак НЦ-222
	77,6	69,3	59,2	52,1
	63,6	70,4	64,6	56,1
	86,4	71,0	66,3	70,2
	89,5	87,0	92,1	74,5

 

Рис. 1.33. Кинетические кривые убыли органической массы лакокрасочных покрытий различных типов при нагревании: а) покрытие эмалью НЦ-25; б) покрытие эмалью ПФ-133; в) покрытие краской Э-ВА-27А

У нитроцеллюлозных (НЦ) покрытий термическое разложение пленкообразователя, сопровождающееся заметной убылью массы (до 10-12 %), начинается уже при 150 ⁰С, у пентафталевых (ПФ) и масляных (МА) покры­тий - при температуре около 200 ⁰С (рис.1.33).

У воднодисперсионных покрытий (ви­­­нил­аце­татных, ак­ри­латных, ла­текс­ных) заметная убыль органической массы - до 20 % наблюдается при 200-250 ⁰С и последовательно возрастает с увеличением температуры и длительности нагрева. Ор­­ганическая составляющая данных пок­рытий пра­ктически полностью вы­горает при 500 ⁰С и в интервале температур от 500 до 700 ⁰С убыли массы покрытий практически не наблюдается. Однако при температуре 700-800 ⁰С и выше на­чинается процесс раз­ложения карбонатов каль­ция (мела), входящих в рецептуру, что обуславливает до­пол­нительную по­терю мас­­­сы. Процесс разложения карбонатов мо­жет начинаться и при более низких температурах (600 ⁰С), если в качестве наполнителя до­бавлен не карбонат кальция, а карбонат магния (магнезит) или смешанный карбонат (до­ломит) [70].

 

Протекание указанных выше процессов приводит к последовательному снижению в пробах ЛКП содержания термолабильных ком­понентов и, соответственно, увеличению зольности обугленного остатка краски. Под зольностью пробы ЛКП понимается массовое содержание в ней неразлагаемых минеральных компонентов (т.е. золы), которое определяется повторным нагревом пробы в муфельной печи в лабораторных условиях. А зависимость величины зольности проб от температуры и длительности их пиролиза дает возможность (путем ее определения у различных проб) выявлять зоны термических поражений на пожаре окрашенных конструкций.

Благодаря разложению карбонатов, то же можно сделать и при исследовании меловых покрытий. Однако из-за отсутствия в данном случае органической составляющей, информацию удается получить лишь в зонах высокотемпературного нагрева - от 700 ⁰С и выше (при наличии MgCO_з - от 600 ⁰С и выше).

Процесс термического разложения лакокрасочных покрытий приводит не только к уменьшению количества органической массы, но и качественным изменениям в пленкообразователе. Отдельные его структурные элементы отличаются по термостабильности и разлагаются с различной скоростью в разных температурных интервалах. Кроме того, на определенных стадиях пиролиза образуются, как отмечалось выше, а затем выгорают карбонизованные структуры. Эти изменения функционального состава ЛКП под воздействием температуры лучше всего фиксировать методом ИК - спектроскопии.

Для ЛКП на основе гидрофобных растворителей (НЦ, МА, ПФ и др.) наиболее информативным является спектральный диапазон 3000-1200 см^-1. В области волновых чисел менее 1200 см^-1 на полосы пленкообразователя налагаются полосы поглощения пигментов, поэтому использовать ее в аналитических целях затруднительно. В отличие от указанных типов ЛКП, при исследовании остатков воднодисперсионных красок более целесообразно анализировать диапазон 2000-400 см^-1.

На качественном уровне проследить изменение функционального состава ЛКП при пиролизе можно непосредственно по спектрам. Необходимые для этого справочные данные (спектры, таблицы) приведены ниже, в подразделе 4.4 “Инфракрасная спектроскопия”.

Целесообразнее изменения в спектрах фиксировать на количественном уровне. В работах [64, 65] показано, что это вполне возможно. Рассчитанные по спектрам соотношения оптических плотностей характеристических полос позволяют проследить изменение содержания в остатках пленкообразователя ЛКП отдельных фунциональных групп, деструктирующих при различной температуре и с разной скоростью, а также вычислить значения соответствующих спектральных критериев. Последние объективно (и количественно) характеризуют степень термического поражения в ходе пожара исследуемой пробы ЛКП.

Таким образом, установленные экспериментально кинетические закономерности в изменении отдельных характеристик ИК-спектров и зольности покрытий с возрастанием температуры и длительности теплового воздействия позволяют путем отбора и анализа проб одной и той же краски на различных участках места пожара определять зоны термических поражений окрашенных конструкций.

Кроме того, по убыли органической массы покрытия или наличию (отсутствию) в ИК-спектрах тех или иных характеристических полос можно оценить, правда довольно грубо, температуру нагрева окрашенных конструкций. Более точно определение температуры и выявление на месте пожара температурных зон нагрева конструкций возможно путем сравнений спектральных характеристик каждой из изъятых с места пожара проб с такими же параметрами этого же типа краски, сожженой при различных температурах в лабораторных условиях. Сравнительный анализ проводится с помощью ЭВМ.

 

Визуальная оценка степени термического поражения ЛКП. Отбор и подготовка проб для лабораторных

Исследований

 

Осматривая место пожара и решая вопрос о месте его возникновения и путях распространения горения, пожарные эксперты обращают внимание на состояние лакокрасочного покрытия стен, потолков, других конструктивных элементов зданий, машин, механизмов. При этом фиксируется наличие или отсутствие (т.е. полное выгорание) слоя ЛКП, оценивается степень его термического поражения.

Недостаточно опытные эксперты пребывают в уверенности, что чем больше потемнело (почернело) лакокрасочное покрытие в той или иной зоне, тем выше была в данной зоне температура нагрева конструкции. Однако это правильно лишь отчасти. Потемнение покрытия происходит за счет образования карбонизованных структур в ходе пиролиза органической части покрытия. И количество этих структур (как отмечалось выше) возрастает при увеличении температуры нагрева лишь до определенных пределов. Выше 400-450 ⁰С процесс пиролиза покрытия с образованием карбонизованного остатка завершается и последний начинает выгорать. При этом покрытие постепенно бледнеет, часто возвращаясь к исходному своему цвету.

Проследим это на примере изменения относительной оптической плотности в спектре отражения покрытия из белой воднодисперсионной краски Э-ВА-27А (рис. 1.34).

Величина D/D_о (где D и D_о - оптические плотности спектров отражения при длине волны 520 нм, соответственно, термообработанного и исходного покрытия) количественно отражает степень потемнения покрытия после нагрева в заданных условиях. Чем это соотношение выше, тем тем­нее покрытие по срав­­не­нию с исходным. Из рис. 1.34 вид­но, что по­­крытие по­сле­до­ва­те­льно тем­­неет при 250-300 ⁰С, и чем вы­ше тем­­пература, тем быст­­­рее. А вот при 400 ⁰С по­крытие чер­неет то­ль­ко в те­че­ние 10 минут, а затем, вследствие нас­туп­ле­ния вто­рой ста­дии (вы­­го­ра­ния карбонизованного ос­тат­ка плен­кооб­разо­ва­теля), цвет покрытия сно­ва приближается к исходному. При достаточно интенсивном наг­­реве (700 ⁰С) кар­бонизация и выгорание плен­кообразователя протекает так быстро, что уже через 10 минут покрытие по цвету не отличается от исходного. При этом покрытие внешне выглядит как негоревшее, а просто не совсем качественное и потому частично отслаивающееся.

Рис.1.34. Изменение относительной оптической плотности (D/Dо) спектров отражения покрытия из белой воднодисперсной краски Э-ВА-27А при нагревании (СФ-25, длина волны - 520 нм)

Нижняя температурная граница начала процесса термического разложения покрытия, его динамика и, соответственно, изменения цветности покрытия, зависят от типа ЛКП, определяемого видом

пленкообразователя. Для некоторых типов покрытия усредненные данные по изменению цветности приведены в таблицах 1.9 и 1.10.

 

Таблица 1.9

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: