Химический анализ; исследование продуктов

Гидролитического и термического разложения

Обгоревшего материала

Вышеупомянутая аналитическая схема, предложенная К.Д.Полем [37] для установления природы обгоревших тканей, может быть представлена в виде, изображенном на рис. 3.20.

Рис. 3.20. Схема исследования (по К.Д.Полю [37]) для установления природы обгоревшей ткани

Согласно этой схеме, сначала проводится микроскопическое исследование, на стадии которого дифференцируются материалы из натурального и химического волокон. Далее, насколько можно судить по приводимым автором данным, осуществляется термическое разложение пробы (“сухая дистилляция” - по [37]), c улавливанием образующихся газов и измерением их кислотности (pH) или визуальным контролем pH по индикатору.

Продукты разложения полиамидного волокна дают pH более 8,5; pH = 4,5-8,5 характерен для продуктов разложения полиэфира, полистирола, полиакрилонитрила. pH = 2,5-4,5 дают пиридинальдоксилометилиодид (ПАМ), ацетат целлюлозы, искуственный шелк из сложных эфиров. Кислую среду с pH менее 2,5 дают полиакрил и поливинилхлорид. Кроме того, продукты разложения последнего дают положительную реакцию на ион галогена (например, при взаимодействии с азотнокислым серебром).

На заключительном этапе исследуемые объекты подвергаются кислотному или щелочному гидролизу. Исследование продуктов деструкции рекомендуется проводить методами газожидкостной и тонкослойной хроматографий. Примеры ГЖ- и ТС-хроматограмм приводятся К.Д. Полем в книге [37]. К сожалению, автор не указывает подробностей, необходимых для реализации данной методики, - условия гидролиза и условия анализов (хроматографические фазы, состав элюента и др.)

В работе [43] в качестве одного из дополнительных методов в комплексном исследовании обгоревших тканей предлагается определять отношение исследуемого объекта к различным химическим реагентам и растворителям. Пробу растирают в ступке, переносят в чашку Петри, подогреваемую на электроплитке, и по каплям прикапывают реагент. В качестве такового используют диметилформамид, ацетон, 4 % раствор гидроокиси натрия, концентрированные кислоты – серную, соляную, азотную, уксусную, муравьиную. Визуально при этом фиксируют изменение цвета реагента и появление внешних признаков растворимости. Авторы [43] не указывают, какие реагенты специфичны для каких классов полимеров и насколько эффективен метод применительно именно к карбонизованным остаткам, а не нативным полимерам. Как нам представляется, эффективность эта будет весьма низка.

Сжигание или термическое разложение как самостоятельная форма анализа или первая его стадия применяются и при исследовании резин с целью их классификации. Выше мы уже упоминали пиролиз резины как предварительный этап перед исследованием методом ИК-спектроскопии. Отметим и другие методы такого рода [56], предполагая их способность давать информацию при исследовании не только нативных, но и частично обгоревших резин.

Проба Бейльштейна предусматривает сжигание образца резины на медной сетке в пламени газовой горелки. Признаком хлорсодержащих каучуков является зеленое окрашивание пламени. Силоксановая резина при этом вспучивается и дает на сетке белый налет.

Весовой термический анализ в тиглях и муфельной печи проводится для предварительно взвешенной пробы резины. Проба сжигается сначала в атмосфере инертного газа, а затем воздуха. Вероятно, анализ можно проводить, аналогично определению летучих веществ и зольности в древесных углях, (см. ч. I), нагревом последовательно в закрытых и открытых тиглях. По потере массы при первом режиме нагрева определяют содержание полимера и других летучих компонентов, по убыли массы в атмосфере воздуха - количество сажи (а также карбонизованного остатка полимера, если мы анализируем обгоревшую резину).

Для тех же целей может быть использован термогравиметрический и дифференциальный термический анализ. Проводится он в несколько “нетрадиционном” режиме: сначала в атмосфере азота, при этом определяется убыль массы до 550 ⁰С, а затем в атмосфере кислорода воздуха, при этом фиксируют потерю массы образца за счет сгорания сажи. По величине той и другой убыли массы определяют содержание полимера и сажи [56, 72].

Не исключено, что полученная с помощью той или другой разновидности термического анализа информация, а именно соотношение в пробе обгоревшей резины “летучих” и “сажи + карбонизованного полимера”, может быть использована для оценки степени термического поражения резины в различных зонах пожара.

Интересный метод исследования микроколичеств резины, названный “термической экстракцией летучих ингредиентов”, упоминается в [56] со ссылкой на [72, 73]. Пробу массой около 2 мг нагревают в специальной кварцевой трубке до температуры около 200 ⁰С. Образующиеся при этом летучие уносятся потоком инертного газа и через зауженный конец трубки попадают на пластинку со слоем сорбента, на которой затем анализируются методом тонкослойной хроматографии. Такой анализ может, вероятно, оказаться полезным для исследования глубинных, некарбонизованных при горении, проб резины, благо, что количества необходимого для анализа вещества незначительны.