Пожаровзрывобезопасность, N 2, 2011 год      

И.В.Литвиненко
старший инженер
исследовательско-испытательной
лаборатории ГУ МЧС Украины в
Черниговской области, г.Чернигов, Украина

В.С.Щербина
адъюнкт Академии пожарной безопасности
им.Героев Чернобыля, г.Черкассы, Украина

Г.И.Елагин
канд. хим. наук, старший научный сотрудник,
профессор Академии пожарной безопасности

им.Героев Чернобыля, г.Черкассы, Украина

Оценка пожароопасности растительного масла и лака косвенными методами

Предложена простая и доступная в условиях лаборатории практически любого управления МЧС методика приближенной оценки пожароопасности масел и лаков. При этом используется минимум экспериментальных данных, получаемых титриметрически. Приведены примеры использования методики для первичной оценки пожарной опасности образцов восьми рыночных олиф и лаков.

Ключевые слова: пожароопасность; теплота сгорания; самовозгорание; температура вспышки; жиры; масла; моноглицериды; молекулярная масса; кислотное число; число омыления; спиртовая часть; кислотный остаток; йодное число.

При расследовании пожаров, причиной которых явилось тепловое самовозгорание твердых горючих веществ с развитой поверхностью, пропитанных растительными жирами и маслами, в большинстве случаев приходится довольствоваться допущением вероятности самовоспламенения [1-5], т.е. оценкой склонности системы к самонагреванию и самовоспламенению. В то же время большое количество олиф и лакокрасочных материалов, представленных сегодня на рынках стран СНГ, изготавливается по ТУ предприятий. Для большинства из них пожароопасность не оценивается даже приблизительно. Необходимостью оперативной оценки возможности возникновения и быстрого развития горения в таких материалах обуславливается актуальность исследований, направленных на разработку достаточно простых методов оценки свойств рыночных лаков и масел, в частности определения их пожароопасности и склонности к самовоспламенению.

Растительные и животные масла и жиры в основном состоят из твердых и жидких глицеридов насыщенных и ненасыщенных кислот: лаки представляют собой растворы полимеров или тех же глицеридов кислот в органических растворителях. Важнейшими показателями при оценке пожароопасности этих материалов можно считать склонность к самонагреванию, температуру вспышки и теплоту сгорания.

Склонность их к самонагреванию (и, соответственно, вероятность самовозгорания) тем выше, чем больше двойных связей имеет молекула вещества [6, 7]. Критерием оценки количества двойных связей в таких веществах считается так называемое йодное число (ИЧ). Обычно его рассматривают как количество граммов иода, которое присоединяется к 100 г жира [2, 6, 7]. Наиболее простым способом определения этого показателя является разработанная авторами данной работы методика [8], основанная на присоединении брома к олефину по Кауфману [9, 10].

Легколетучие растворители, которые входят в состав лаков, а иногда добавляются и к олифам, нередко обуславливают температуру вспышки системы ниже 61°С, что требует обязательной проверки этого показателя с целью отнесения таких материалов к легковоспламеняющимся.

Количество теплоты, которое выделяется при горении, прямо связано со скоростью распространения пожара и его мощностью. Наиболее просто, с точностью, достаточной для приближенной оценки, количество теплоты, выделяемой при горении масла или лака, можно рассчитать по методу Д.И.Менделеева [7, 11-13]. Для этого необходимо знать процентный состав смеси, однако при отсутствии специальных установок для проведения элементного анализа в органических веществах определить его невозможно даже приблизительно. В данном случае задача, однако, упрощается, так как практически все жидкие олифы и масла, входящие в состав лаков, можно считать моноглицеридами органических кислот и без больших погрешностей рассчитать их молекулярную массу и процентный состав по кислотному числу (КЧ), числу омыления (ЧО) и ИЧ смеси.

В настоящей работе поставлена задача на примере рыночных олиф и лаков показать возможность оперативной оценки пожароопасности таких материалов методами, доступными в условиях обычной пожарной лаборатории.

ИЧ каждого образца определяется по методике [8]; температура вспышки олиф и лаков - при помощи прибора ПВНЕ (по методике, например, [14]).

Для определения количества теплоты, выделяемой при сгорании олифы или лака, необходимо найти молекулярную массу М глицерида и оценить содержание в нем атомов углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О). В условиях отсутствия специальных установок эти показатели приближенно можно определить расчетным путем на основе простых титриметрических анализов по КЧ [15], ЧО [15] и ИЧ [8].

В большинстве случаев жидкий жир представляет собой смесь моноглицеридов, которая, может содержать некоторое количество свободных органических кислот. Последние при омылении реагируют в первую очередь со щелочами. Учитывая, что КЧ определяется в тех же единицах (мг гидроксида калия на 1 г жира), что и ЧО, при определении средней молекулярной массы смеси моноглицеридов КЧ можно просто вычесть из ЧО. Конечная формула в этом случае принимает вид:

М = 56000/(ЧО - КЧ). (1)

Сказанное относится к чистым жирам и маслам. Разумеется, что примеси, например, растворителей, которые не содержат сложноэфирных групп, но вносят свой вклад в общую навеску, будут несколько занижать результаты определения молекулярной массы. Поэтому расчет по такому способу дает, по существу, квазимолекулярную массу, тем не менее ошибка в данном случае значительной не представляется.