Предисловие................ Ь
Глава 1
Воспламенение и горение полимерных материалов . . . ... 7
1.1. О процессах в газовой фазе и их воздействии на материалы . . 7
1.2. Химические превращения в полимерных материалах при горении 18
1.3. Математические модели горения полимерных материалов ... 24
1.3.1. Уравнения переноса в газовой фазе....... 25
1.3.2. Граничные условия............27
1.4. Методика численного расчета горения полимерных материалов 30
Глава 2
Влияние параметров окружающей среды на процессы горения полимерных материалов...............41
2.1. Влияние состава окружающей среды на горение полимерных материалов .................41
2.2. Горение полимеров при различных давлениях, скоростях движения среды и начальных температурах конденсированной фазы . . 48
2.3. Влияние турбулентности окружающей среды на процессы горения 53
2.3.1. Турбулентность в волне горения газовой фазы .... 53
2.3.2. Методика расчета скорости горения твердых топлив при обдуве ................63
Глава 3
Экспериментальные модели химических процессов при пиролизе и горении полимеров................69
3.1. Химические методы регулирования горения полимеров .... 69
3.2. Структура и свойства регуляторов горения (модельные представления) .................83
3.3. О превращениях регуляторов горения в предпламенной зоне и в поверхностном слое полимерных материалов.......103
3.4. Оценка эффективности регуляторов горения полимерных материалов ...................48
Глава 4
Математические модели химических процессов при пиролизе полимеров 123
4.1. Математическое моделирование процессов при пиролизе материалов
с «сухой поверхностью»............123
4.2. Математическое моделирование при образовании жидких компонентов в процессе пиролиза материалов........154
3
4.3. Примеры пиролиза полимеров.......... 175
4.3.1. Пиролиз полиакрилонитрила......... 175
4.3.2. Пиролиз целлюлозы........... 180
Глава 5
Синергизм при катализе и замедлении горения полимерных материалов 182
5.1. Закономерности антагонизма и синергизма систем регуляторов горения ................. 182
5.2. О взаимодействии между собой компонентов системы добавок и активных фрагментов в полимерах......... 184
5.2.1. Синергизм металл- и галогенсодержащих замедлителей горения ................ 185
5.2.2. Синергизм фосфор- и галогенсодержащих замедлителей горения ............... 192
5.2.3. Бром- и серосодержащие замедлители горения и огнезамед-лительные системы............ 198
5.2.4. Фосфор- и азотсодержащие огнезамедлительные системы 199
5.2.5. Синергизм и антагонизм металлфосфорсодержащих огнеза-медлительных систем........... 205
5.2.6. Синергизм неорганических соединений...... 210
5.2.7. Синергизм бор- и азотсодержащих замедлителей горения 212
5.3. Методы оптимизации при подборе эффективных регуляторов горения и синергических систем ........... 213
Заключение................. 218
Библиографический список............ 229
ПРЕДИСЛОВИЕ
Исследования горения начаты очень давно, однако теоретические представления об этом явлении и сопровождающих его процессах начали развиваться с 20—30-х годов нашего столетия, которые ознаменовались созданием теорий цепного и теплового взрыва. Классификации процессов горения, описанию их особенностей, изложению теоретических основ этой области науки посвящена очень обширная литература [1—38].
В данной книге предпринята попытка с позиций одного математического аппарата рассмотреть горение предварительно перемешанных полимерных систем, содержащих внутренний окислитель, и диффузионное горение полимерных материалов (пластмасс, резин, тканей и полимерных покрытий, т. е. материалов, которые не содержат или содержат мало внутреннего окислителя). Под внутренним окислителем понимают атомы кислорода или Кислородсодержащие группировки, которые могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях с углеродом, углеводородными группировками или металлами, металлсодержащими фрагментами.
К первой группе относятся нитроцеллюлоза, другие полимеры, содержащие нитрогруппы, ракетные топлива, пороха, некоторые взрывчатые вещества. При зажигании эти вещества горят с высокими скоростями. При горении металлов, хотя они не содержат окислителя, также достигаются большие скорости горения из-за высоких экзотермических эффектов и быстрого роста температуры. Вторую группу составляют ископаемые топлива и ряд полимеров, которые не содержат или имеют в своем составе мало внутреннего окислителя. Естественно, между этими группами нет резкой границы.
Одновременно с исследованиями топлив развиваются работы в области регулирования горения полимерных материалов [39—58]. При этом возможны различные подходы к регулированию процессов воспламенения и горения полимерных материалов в зависимости от источника зажигания и условий тепло-и массообмена при зажигании и последующем горении. При этом источники зажигания обычно разделяют на слабые и сильные.
Регулирование горения может осуществляться физическими и химическими методами как за счет изменения условий тепло-и массообмена, так и за счет изменения направлений химических реакций. Этот процесс находится в прямой связи с исследованиями критических условий зажигания и горения.
