Изменение цвета нитроцеллюлозных (НЦ-), масляных (МА-), пентафталевых (ПФ-) и воднодисперсионного покрытий при нагревании

Температура, °С	НЦ	МЛ	ПФ	Воднодисперсион-ное покрытие
	Исходный	Белый
	Среднее потемнение	Легкое потемнение	Светло-бежевый
	Темный (черный)	Среднее потемнение	Бежево-коричневый
	Черный	Черный	Черный	Темно-коричневый
	Среднее потемнение
	Цвет неорганических пигментов и наполнителей

Примечание: Таблица составлена для покрытий базового (белого) цвета и для других колеров может применяться с поправкой на цветность.

Прежде, чем перейти к рассмотрению физико-химических методов анализа, применяемых при анализе обгоревших остатков ЛКП, необходимо остановиться на методике отбора проб. Пробы остатков ЛКП отбираются, как правило, с окрашенных несгораемых поверхностей конструкций. При выявлении зон термических поражений, а также температурных зон, пробы берут не менее чем в 10-15 точках, расположенных в различных зонах пожара. При этом необходимо отбирать пробы ЛКП на поверхностях конструкций, окрашенных одной и той же краской (или красками, если покрытие многослойное). Идентичность исходного ЛКП на различных участках можно подтвердить спектральным анализом минеральной (пигментной) части проб.

На вертикальных поверхностях наиболее целесообразно производить отбор проб на постоянной высоте. Если это невозможно, то следует координаты точек отбора проб указывать на прилагаемой к протоколу схеме места пожара и учитывать их при анализе результатов исследования. Копоть на участках отбора проб необходимо предварительно удалить. По возможности с неповрежденного тепловым воздействием участка берется проба сравнения. Количество отбираемой краски зависит от метода анализа (обычно для анализа достаточно не менее 0,2 г).

Как упоминалось ранее при рассмотрении древесины, пластмасс и резин, структура, состав и свойства обугленных остатков органических материалов являются функцией температурно-временного режима горения. Следовательно, по результатам анализа проб карбонизованных остатков этих материалов можно судить о длительности и температуре горения в точках их отбора, то есть получать информацию, необходимую для поиска очага пожара. Аналогичные закономерности наблюдаются для лакокрасочных материалов.

Термическое воздействие на ЛКП приводит к постепенному разложению и выгоранию его органической составляющей. Этот процесс можно разделить на два этапа. На первом этапе (примерно до 400 °С) происходит обугливание (карбонизация) органической массы покрытия, что проявляется в его потемнении. На втором этапе (при температуре выше 400-450 °С) начинает выгорать карбонизованный остаток органической части, этот процесс (при достаточной температуре и длительности теплового воздействия) может завершаться ее полным выгоранием. Рассмотрим последовательно оба этих этапа.

Процесс карбонизации органических компонентов ЛКП (пленкообразователя, пластификатора и т.п.), приводит к последовательному увеличению содержания в покрытии углерода и закономерному снижению содержания кислорода, азота, фосфора и других гетероатомов (табл. 6).

Таблица 6

Содержание углерода (% масс.) в ЛКП подвергнутых термической обработке (длительность изотермического нагрева - 20 мин)

Температура нагрева, °С	Вид покрытия
Лак ПФ-020	Олифа комбинированная К-3	ВА дисперсия	Лак НЦ-222
	77,6 63,6 86,4 89,5	69,3 70,4 71,0 87,0	59,2 64,6 66,3 92,1	52,1 56,1 70,2 74,5

Термическое разложение ЛКП зависит от природы пленкообразователя. Как и в случае других полимерных материалов, в первую очередь начинают распадаться слабые связи. Например, термическое разложение нитроцеллюлозных (НЦ) покрытий, сопровождающееся заметной убылью массы (до 10-12 %), начинается уже при 150 °С, что ниже, чем у пентафталевых (ПФ) и масляных (МА) покрытий, для которых разложение с заметной скоростью начинается при температуре около 200 °С. Воднодисперсионные покрытия (винилацетатные, акрилатные, латексные) более термостойки, они начинают разлагаться при нагревании с заметной скоростью при 200 -250 °С, однако для всех ЛКМ органическая составляющая практически полностью выгорает при 500 °С и в интервале температур от 500 до 700 °С убыли массы покрытий уже практически не наблюдается.

Как уже указывалось, помимо пленкообразователей в ЛКМ входят различные низкомолекулярные добавки, в том числе и неорганические (наполнители, пигменты и т.п.). Их превращениями в процессе нагревания объясняется изменение массы ЛКП при нагревании выше 500 °С. Так при температуре 700-800 °С и выше термическое разложение ЛКП определяется разложением карбонатов кальция (мела), входящих в рецептуру многих ЛКМ. Нужно заметить, что разложение карбонатов может начинаться и при более низких температурах (600 °С), если в качестве наполнителя в исходном ЛКМ содержится не карбонат магния (магнезит), а смешанный карбонат (доломит).

Термическое разложение приводит к снижению содержания в ЛКП термолабильных компонентов и увеличению зольности обугленного остатка, то есть массового содержания в нем неразлагаемых минеральных компонентов (золы). Поэтому одним из способов выявления зоны термических поражений на пожаре окрашенных конструкций является определение зависимости величины зольности проб от температуры и длительности пиролиза.

Определить зольность ЛКП можно при помощи термического анализа, путем повторного нагрева пробы в муфельной печи в лабораторных условиях. Аналогичным образом, вследствие способности карбонатов разлагаться при высоких температурах, можно исследовать меловые покрытия. Причем, в данном случае получают информацию о зонах высокотемпературного нагрева - от 700 °С и выше (при наличии MgCO₃, - от 600 °С и выше). Результатом термического анализа являются величины зольности I (A_I) зольности II (A_II) покрытия, а также величина убыли органической части покрытия (М) и суммарный критерий зольности S_a, равный сумме A_I и А_II.

Понятно, что процесс термического разложения ЛКП сопровождается качественными изменениями в составе его органических компонентов, в частности состава пленкообразователя. Его структурные группировки, отличающиеся различной энергией связи между входящими в них атомами, разлагаются с различной скоростью и при разной температуре. Фиксируя различными аналитическими методами эти изменениям функционального состава ЛКП можно судить о температурном воздействии, которому оно было подвергнуто.

Весьма информативным методом изучения состава ЛКП является ИК-спектроскопия. В настоящее время этим методом исследовано большинство типов ЛКМ и на основании полученных результатов разработаны стандартные методики исследования ЛКП в пожарно-технической экспертизе.

Выявлениезон термических поражений осуществляется с помощью нанесения на план места пожара с отмеченными точками отбора проб соответствующих значений величин зольности, суммарного критерия зольности или спектральных коэффициентов. Затем на плане строят зоны с близкими значениями этих показателей, которые соответствуют зонам термических поражений на месте пожара. Очаг пожара выявляется на основании полученной таким образом информации с учетом прочих имеющихся данных по пожару, в частности, с учетом распределения пожарной нагрузки.

Дата добавления: 2014-11-29