Разработка огнетеплозащитных покрытий для стеклопластика на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированной фосфорборсодержащими соединениями тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

На правах рукописи

Лобанова Марина Сергеевна

Разработка огнетеплозащитных покрытий для стеклопластика на основе иерхлорвиниловой смолы, модифицированной фосфорборсодержащими соединениями

02.00.06. - Высокомолекулярные соединения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2013

| ЯНВ 2314

005544275

Работа выполнена на кафедре «Химическая технология полимеров и промышленная экология» Волжского политехнического института (филиала) Волгоградского государственного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Каблов Виктор Федорович.

Официальные оппоненты: Андриасян Юрик Оганесович,

доктор технических наук, профессор, Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, кафедра «Перспективные эласто-мерные материалы», заведующий кафедрой; Тужиков Олег Иванович, доктор химических наук, профессор, Волгоградский государственный технический университет, кафедра «Технология высокомолекулярных и волокнистых материалов», профессор.

Ведущая организация Научно-исследовательский институт эластомер-

ных материалов и изделий, г. Москва.

Защита состоится «26» декабря 2013 года в 9-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.01, созданного на базе Волгоградского государственного технического университета по адресу: 400005, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан «25» ноября 2013 года. Ученый секретарь диссертационного совета, -

кандидат химических наук Дрябина Светлана Сергеевна

Общая характеристика работы

Актуальность. Композиционные полимерные материалы, в частности стеклопластики, применяются в изделиях ракетной, авиационной и морской техники, в том числе, для конструкций специального назначения, работающих при экстремальных температурах.

Однако большинство стеклопластиков относится к горючим материалам и не обладает стойкостью к высоким температурам. Ежегодно в России происходит около 250 тыс. пожаров, в результате которых уничтожается материальных ценностей более чем на 6,5 млрд р. и погибает свыше 18 тыс. человек. Важной задачей является повышение теплостойкости полимерных композиционных материалов, так как полимерное связующее уже при сравнительно невысоких температурах (выше 100 °С) начинает терять упруго-прочностные свойства. Поэтому достижение необходимых показателей ог-нетеплозащиты стеклопластиков является актуальной задачей, решение которой позволит существенно расширить их область применения.

Значительного повышения огаетеплостойкости конструкций из стеклопластиков можно добиться применением огнетеплозащитных покрытий. Задача огнетеплозащитных покрытий увеличить время прогрева материала до критических температур начала деструкции стеклопластиков.

Большой вклад в теорию и практику огнетеплозащитных покрытий внесли A.A. Берлин, H.A. Халтуринский, P.M. Асеева, A.A. Страхов, А.Н. Гаращен-ко, Г.Е. Заиков, О.И. Тужиков, С.А. Ненахов, Junfeng Xiao и многие другие исследователи. Наиболее эффективным способом для повышения огаетеплостойкости покрытий являются введение интумесцентных добавок в состав покрытия, в частности, фосфорсодержащих соединений.

Характеристики фосфорсодержащих добавок могут быть улучшены путем синтеза новых полифункциональных интумесцентных систем на основе фосфор-, бор-, азот-, галогенсодержащих соединений, при совместном введении которых в полимерные связующие наблюдается синергический эффект, заключающийся в реализации эффектов вспучивания и образования защитного В постановке задачи и обсуждении результатов принимала участие д.т.н., профессор Кейбал Н. А

3

института (Волжский - 2012, 2013); региональных конференциях «Взаимодействие предприятий и вузов по повышению эффективности производства и инновационной деятельности» (Волжский - 2010- 2012); международных конференциях «Олигомеры XI» (Ярославль-2013), «Современные достижения в области клеев и герметиков. Материалы, сырье, технологии» (Дзержинск -2013),«Полимерные материалы пониженной горючести» (Таганрог-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, из них 6 статей, в том числе 5 научных статей в журналах, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 18 тезисов научных докладов. По результатам исследования получено 5 патентов РФ. В базе данных Scopus зарегистрирована 1 публикация.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; литературного обзора; трех глав; выводов; библиографического списка, содержащего 132 наименования. Работа изложена на 127 страницах, содержит 49 рисунков и 22 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель, научная новизна и практическая значимость.

Глава 1 представляет обзор работ, посвященных описанию особенностей процесса горения и деструкции полимерных материалов, в частности пер-хлорвиниловой смолы как полимерного связующего в составе огнетеплозащит-ных покрытий. Приведены основные представления о механизме действия ин-тумесцентных покрытий, рассмотрены необходимые ингредиенты в составе ог-нетеплозащитной композиции и описаны их функции.

Глава 2 содержит описание объектов исследования: перхлорвиниловая смола марки CPVC (ПХВС), фосфорборсодержащий олигомер (ФБО), наност-руктурированный интеркалированный терморасширяющийся графит (ТРГ) EG-350, смола эпоксидная диановая ЭД-20, анилин, эпихлоргидрин.

Строение синтезированных фосфорборсодержащих соединений подтверждено данными ИК-спектральных исследований. ИК-спектральный анализ

б

веществ осуществлялся на Specord М82. Содержание ФЭДА в конечном продукте установлено с помощью хромато-масс-спектральных исследований. Масс-спектры записаны на хромато-масс-спектрометре Hewlett Packard GC 5890 Series II/MSD 5972 Series.

Строение модифицированной перхлорвиниловой смолы подтверждено данными ИК-спектральных исследований. Структура покрытий и кокса изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии на атомно-силовом микроскопе Solver pro и электронном сканирующем микроскопе Versa 3D.

Испытания покрытий на огнетеплозащитные свойства проводились при одностороннем нагреве пластины стеклопластика с нанесенным покрытием с использованием пирометра С-300.3 и экспериментальной установке центробежного уноса кокса (Методики разработаны в В ПИ (филиал) ВолгГТУ № МТИ-12, № МТИ-13). Испытания покрытий на физико-механические, свойства проводились по стандартным методикам.

Глава 3. Разработка огнетеплозащитных покрытий для стеклопластика на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированной фосфор-борсодержащпми соединениями

3.1 Получение фосфорборсодержащих модифицирующих добавок Установлено, что при взаимодействии фосфорборсодержащего олигомера (ФБО) с эпихлоргадрином в массовом соотношении 3,5:3 образуется продукт фосфорборхлорсодержащий олигомер (ФБЭ).

Н3С—О—Р- -о— В—О—Р-

I I

он н

о

н II

■о—в—он + Н2С—^с—СН2С1 Н3С—О—Р-

„ он ° Н

о—в—о—Р+О—в—он ó HJn ¿H

где п = 2-4 ^с-с-снгс!

н2 |

он

При взаимодействии фосфорборсодержащего олигомера (ФБО), эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и анилина при массовом соотношении 2,5:1:2,5 образуется продукт фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА):

1 стадия: взаимодействие анилина с эпоксидной смолой ЭД-20 в мольном соотношении 1:1 с образованием связи С-ОН.

с—с—к—ц—сн, +

V V чУ

Н н2 н н и Т^ -* Н 1.. П

Н2С—С—Я—С—СНг + => ОН О

Где Я

2 стадия: к образовавшемуся промежуточному продукту первой стадии постепенно добавляется рассчитанное количество фосфорборсодержащего олигомера. Взаимодействие протекает по связи В-ОН и эпокси-группе смолы ЭД-20 с разрывом эпоксидного кольца и образованием гидроксильной группы и связи -В-О-С-

НзС-С>-Р-[-0-В-0-Р-)-0-В-0Н+ НгС-СН-К-СН-СНг НуЗ-О-Р- О-В-О-Р- о-в-он

ОН V он I н[ О Н_|„ он

п = 2-4

ОН ОН ^

Реакции протекают с большим экзотермическим эффектом, поэтому ведутся при охлаждении и постоянном перемешивании. Время синтеза 2-2,5 часа.

Плотность разработанных модифицирующих добавок ФБЭ - 1,381-1,400 г/см3, ФЭДА -1,491-1,517 г/см3. Указанные продукты содержат в своём составе —Р=0, —Р—О—В— , —В—О—Н— и —С—N—Н—, С-ОН, Р-СН3 группы, наличие которых подтверждено данными ИК-спекгральных исследований.

3.2 Исследование модификации перхлорвиниловой смолы разработанными модифицирующими добавками

Полимерные связующие огаетеплозащитного шмфытия, не всегда обладают необходимой стойкостью к тепловому и огневому воздействиям, поэтому требуется их модификация соединениями со специальными функционально-активными группами.

Схема модификации перхлорвиниловой смолы разработанными фосфор-борсодержащими соединениями на примере ФЭДА представлена ниже. Модификация полимера проводилась в смеси растворителей ацетон:бутилацетат в мольном соотношении 1:1 при нормальных условиях.

Проведенные расчеты по определению работы адгезии хорошо коррели-руются с экспериментальными данными (рисунок 5).

Содержание модификатора ФЭДА, %

Рисунок 5 - Зависимость работы адгезии покрытия от содержания ФЭДА, 1-расчет, 2- эксперимент

Работа адгезии рассчитывалась по уравнению Дюпре-Юнга. Поверхностное натяжение определялось экспериментально на тензиометре типа дю Нуи. Краевой угол смачивания определялся экспериментально методом растекающейся капли.

3.3.3 Исследование влияния фосфорборсодержащих модифицирующих добавок на физико-механические свойства покрытия на основе пер-хлорвиниловой смолы

Эффективность покрытий в значительной мере зависит также от способности покрытия сохранять целостность при эксплуатации. Влияние содержания ФЭДА на физико-механические свойства покрытия представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Физико-механические свойства покрытия на основе ПХВС

Содержание ФЭДА, % Поверхностное натяжение о, кгс/см2 Когезионная прочность, МПа Условная вязкость, с Относительная плотность, кг/м3

0 22,93 23,1 51,6 0,898

2,5 25,95 25,5 68,7 0,900

5,0 28,59 22,4 93,3 0,904

7,5 24,96 11,4 112,0 0,910

Испытания покрытия на водопоглощение показали, что происходит незначительное вымывание ФЭДА из образцов ввиду небольшой диффузии избытка модифицирующей добавки на поверхность пленки, однако, это не влияет

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет»

На правах рукописи

04201455653 Лобанова Марина Сергеевна

Разработка огнетеплозащитных покрытий для стеклопластика на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированной фосфорборсодержащими соединениями

02.00.06. - Высокомолекулярные соединения

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Каблов Виктор Федорович

Волгоград - 2013

Содержание

Введение................................................................................ 4

Глава 1 Литературный обзор...................................................... 9

1.1 Особенности горения полимерных материалов........................... 9

1.2 Понятие об огнетеплозащитных покрытиях. Пути снижения горючести покрытий...................................................................................................... 15

1.2.1. Механизм действия огнетеплозащитного интумесцентного Покрытия.............................................................................. 17

1.2.2. Физические процессы, протекающие при вспучивании покрытия 21

1.3. Основные компоненты, входящие в состав огнетеплозащитных

покрытий............................................................................... 24

1.3.1Перхлорвиниловая смола как полимерное связующее. Процессы деструкции перхлорвиниловой смолы........................................... 28

1.3.2 Применение фосфорсодержащих антипиренов........................ 31

1.3.3 Применение интеркалированного терморасширящегося графита

в качестве наполнителя............................................................ 37

1.4. Покрытия на основе перхлорвиниловой смолы......................... 39

1.5. Применение огнезащитных покрытий для защиты конструкционных материалов на основе стеклопластиков................................ 42

Глава 2 Объекты и методы исследования...................................... 47

2.1. Объекты исследования........................................................ 47

2.2. Методы исследования......................................................... 54

2.2.1 Приготовление композиций покрытий на основе перхлорвиниловой смолы для стеклопластика.................................................... 55

2.2.2 Метод исследования температуры поверхностей при одностороннем нагреве пластины (образца) с нанесенным покрытием. 56

2.2.3 Метод оценки стойкости кокса к центробежному уносу............. 59

2.2.4 Методы исследования физико-химических и механических свойств покрытия..................................................................... 61

Глава 3 Обсуждение результатов..................... ............................ 64

Разработка огнетеплозащитныхпокрытийдля стеклопластика на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированной фосфорборсодержа-

j I ^

щими соединениями

3.1 Получение фосфорборсодержащих модифицирующих добавок..... 65

3.2 Исследование модификации перхлорвиниловой смолы разработанными модифицирующими добавками........................................... 73

3.3 Исследование свойств разработанного огнетеплозащитного покрытия

для стеклопластика.................................................................. 82

3.3.1 Исследование влияния фосфорборсодержащих интумесцентных модифицирующих добавок на огнетеплозащитные свойства покрытия

на основе перхлорвиниловой смолы............................................. 83

3.3.2 Исследование влияния фосфорборсодержащих интумесцентных модифицирующих добавок на адгезионную прочность связи покрытия

на основе перхлорвиниловой смолы со стеклопластиком.................. 91

3.3.3 Исследование влияния фосфорборсодержащих модифицирующих добавок на физико-механические свойства покрытия на основе перхлорвиниловой смолы..................................................................... 95

3.3.4 Исследование влияния наполнителя - наноструктурированного ин-теркалированного терморасширяющегося графита на огнетеплозащитные и физико-механические свойства покрытия на основе модифицированной перхлорвиниловой смолы................................................ 98

3.4. Имитационное многофакторное математическое моделирование поведения огнетеплозащитного покрытия на основе модифицированной

перхлорвиниловой смолы.......................................................... 110

Выводы................................................................................. 116

Библиографический список........................................................ 118

Приложения........................................................................... 133

Введение

Актуальность. Композиционные полимерные материалы, в частности стеклопластики, применяются в изделиях ракетной, авиационной и морской техники, в том числе, для конструкций специального назначения, работающих при экстремальных температурах.

Однако большинство стеклопластиков относится к горючим материалам и не обладает стойкостью к высоким температурам. Ежегодно в России происходит около 250 тыс. пожаров, в результате которых уничтожается материальных ценностей более чем на 6,5 млрд р. и погибает свыше 18 тыс. человек. Важной задачей является повышение теплостойкости полимерных композиционных материалов, так как полимерное связующее уже при сравнительно невысоких температурах (выше 100 °С) начинает терять упруго-прочностные свойства. Поэтому достижение необходимых показателей ог-нетеплозащиты стеклопластиков является актуальной задачей, решение которой позволит существенно расширить их область применения.

Значительного повышения огнетеплостойкости конструкций из стеклопластиков можно добиться применением огнетеплозащитных покрытий. Задача огнетеплозащитных покрытий увеличить время прогрева материала до критических температур начала деструкции стеклопластиков.

Большой вклад в теорию и практику огнетеплозащитных покрытий внесли A.A. Берлин, H.A. Халтуринский, P.M. Асеева A.A. Страхов, А.Н. Гара-щенко, Г.Е. Заиков, О.И. Тужиков, С.А. Ненахов, Junfeng Xiao и многие другие исследователи. Наиболее эффективным способом для повышения огнетеплостойкости покрытий являются введение интумесцентных добавок в состав покрытия, в частности, фосфорсодержащих соединений.

Характеристики фосфорсодержащих добавок могут быть улучшены путем синтеза новых полифункциональных интумесцентных систем на основе фосфор-, бор-, азот-, галогенсодержащих соединений, при совместном введении которых в полимерные связующие наблюдается синергический эффект,

В постановке задачи и обсуждении результатов принимала участие д.т.н., профессор Кейбал Н.А

заключающийся в реализации эффектов вспучивания и образования защитного коксового слоя.

Одним из перспективных связующих для огнетеплозащитных покрытий является перхлорвиниловая смола, отличающаяся пониженной горючестью и хорошей адгезией ко многим материалам. В то же время при интенсивных тепловых и огневых воздействиях перхлорвиниловая смола не обладает достаточной огнестойкостью и адгезией к стеклопластикам. Эксплуатационную стойкость огнетеплозащитных покрытий на основе перхлорвиниловой смолы можно повысить ее модификацией элементоорганическими соединениями, в частности, фосфорборсодержащими олигомерами. Однако подобная модификация перхлорвиниловой смолы недостаточно изучена, и исследований по повышению огнестойкости конструкций из стеклопластиков такими покрытиями проведено сравнительно мало, что также подтверждает актуальность диссертационного исследования.

Цель работы заключается в разработке огнетеплозащитных покрытий для стеклопластика на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированной новыми фосфор-, бор,- азот-, галогенсодержащими олигомерами с улучшенными адгезионными показателями.

Научная новизна. Разработана и научно-обоснована модификация перхлорвиниловой смолы новыми фосфорборазот- и фосфорборхлор-содержащими соединениями, способствующими вспучиванию и коксообразо-ванию покрытия при воздействии пламени и повышению огнетеплозащитных и адгезионных свойств покрытия к стеклопластику.

Изучена структура покрытия, образующаяся в результате микрофазного расслоения модифицированной композиции. Выявлено, что при микрофазном расслоении происходит формирование микронеоднородностей покрытия, представляющих собой ассоциаты модифицированных макромолекул перхлорвиниловой смолы, являющихся активными зонами при коксообразовании покрытия.

Разработано и исследовано покрытие, содержащее дополнительно нано-

структурированный интеркалированный терморасширяющийся графит, что приводит к повышению вспучивания покрытия, уплотнению кокса, образованию равномерной мелкодисперсной вспененной массы и улучшения огнетепло-защитных свойств покрытия.

Практическая значимость. Разработаны новые модифицирующие ин-тумесцентные добавки для покрытий на основе перхлорвиниловой смолы, применение которых позволяет значительно повысить огнетеплозащитные свойства и прочность адгезионного взаимодействия покрытия с защищаемым материалом, сохранив при этом высокие физико-механические свойства покрытия. Определены условия проведения модификации перхлорвиниловой смолы.

Применение разработанных огнетеплозащитных покрытий на основе модифицированной перхлорвиниловой смолы дает возможность при воздействии огня увеличить время достижения предельного состояния конструкций из стеклопластика, возникающего из-за нарушения целостности конструкции при прогреве до температур начала деструкции стеклопластика (280-300 °С), за счет низкой температуры начала вспучивания покрытия (100-110°С), длительного времени пребывания защищаемых конструкций при температурах на уровне 110-160 °С при малой толщине покрытия (1,0-1,1 мм).

Проведено имитационное многофакторное математическое моделирование поведения огнетеплозащитных покрытий и найдено оптимальное сочетание физико-химических и теплофизических характеристик покрытия для различных условий эксплуатации.

Разработанные огнетеплозащитные покрытия прошли промышленную апробацию на ряде промышленных предприятий.

Работа выполнена в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», грант №14.1337.21.0837 и отраслевой программы СЧ НИР по теме «Теплозащита».

Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на международной научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества в 21 веке» (Ставрополь-2010); международной научно-

практической конференции «Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технологии» (Москва-2011); симпозиуме «Проблемы шин и резинокордных композитов» (Москва-2011); конференциях ППС Волжского политехнического института (Волжский - 2012, 2013); региональных конференциях «Взаимодействие предприятий и вузов по повышению эффективности производства и инновационной деятельности» (Волжский - 2010- 2012); международных конференциях «Олигомеры XI» (Ярославль-2013), «Современные достижения в области клеев и герметиков. Материалы, сырье, технологии» (Дзержинск -2013),«Полимерные материалы пониженной горючести» (Таганрог- 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, из них 6 статей, в том числе 5 научных статей в журналах, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций, 18 тезисов научных докладов. По результатам исследования получено 5 патентов РФ. В базе данных Scopus зарегистрирована 1 публикация.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; литературного обзора; трех глав; выводов; библиографического списка, содержащего 136 наименования. Работа изложена на 132 страницах, содержит 49 рисунков и 22 таблицы.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель, научная новизна и практическая значимость.

Первая глава содержит обзор работ, посвященных описанию особенностей процесса горения и деструкции полимерных материалов, в частности перхлорвиниловой смолы как полимерного связующего в составе огнетепло-защитных покрытий. Приведены основные представления о механизме действия интумесцентных покрытий, рассмотрены необходимые ингредиенты в составе огнетеплозащитной композиции и описаны их функции.

Во второй главе приведены характеристики применяемых материалов, методики исследования строения модифицирующих добавок, свойств покры-

тий на основе перхлорвиниловой смолы, модифицированного фосфорборсо-держащими соединениями.

В третьей главе излагаются результаты исследования влияния типа и содержания интумесцентных фосфорборсодержащих модифицирующих добавок и наполнителя - наноструктурированного интеркалированного терморасширяющегося графита на огнетеплозащитные, адгезионные и физико-механические свойства покрытий на основе перхлорвиниловой смолы к стеклопластику, представлены результаты имитационного многофакторного математического моделирования поведения огнетеплозащитных покрытий на основе перхлорвиниловой смолы.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Особенности горения полимерных материалов

' Особенности горения полимерных материалов посвящено большое количество работ. Большая часть исследований, посвященных вопросам горения и токсичности продуктов горения полимеров, проведена Берлиным A.A., Асеевой P.M., Машляковским JI.H., Заиковым Г.Е., Халтуринским H.A.. Обобщая весь материал, следует отметить, что опасность полимерных материалов при пожаре зависит от температуры нагрева, процентного содержания кислорода в воздухе, а также от пожароопасных свойств веществ и материалов.

Согласно работам Берлина A.A., горение полимеров представляет собой очень сложный физико-химический процесс, включающий как химические реакции деструкции, сшивания и карбонизации полимера в конденсированной фазе (а также химические реакции превращения и окисления газовых продуктов), так и физические процессы интенсивных тепло- и массопереда-чи. Реакции в конденсированной фазе фактически приводят к образованию двух основных типов продуктов: газообразные вещества (горючие и негорючие) и твердые продукты (углеродсодержащие и минеральные). При протекании реакции в газовой фазе в предпламенной области образуются топливо для пламени, сажа и другие продукты [1]. Полимеры, содержащие галогены, относятся к трудновоспламеняемым, трудносгораемым. Существуют концентрационные пределы, то есть минимальное и в некоторых случаях максимальное содержание гетероатома в полимере, ниже или выше которых полимеры являются горючими. При введении небольшого количества галогена в материал горючесть последнего может возрасти за счет уменьшения теплоты газификации и образования трещин и пор в материале. Наличие указанных пределов связано со скоростью образования горючих газов на различных стадиях горения. Известно, что горючесть полимеров зависит от того, на какой стадии выделяется в предпламенную зону достаточное число галогенсо-

держащих частиц. Обычно для трудновоспламеняемых полимеров значительное количество галогенводорода испаряется уже на первой стадии горения, что позволяет уменьшить вероятность воспламенения и нередко даже снизить скорость последующего горения [2].

В работах [3, 4] рассматриваются всего лишь три зоны процесса горения полимеров: зона горения, зона теплового воздействия и зона задымления.

Однако большинство авторов [5-8] в процессе горения полимеров выделяют пять пространственных зон: нагрев, деструкция, воспламенение, горение и догорание.

Рисунок 1 - Схема основных зон горения полимеров: I - зона прогрева; II- поверхностная зона , зона деструкции; III- зона воспламенения (зона «шипящей» реакции); IV - зона пламени, V - зона догорания

На первой стадии происходит взаимодействие источника зажигания с материалом. Это взаимодействие выражается в нагревании материала до физико-химических реакций, степень и скорость которого зависят от теплопроводности материала, теплоты его плавления, теплоемкости, включаемых добавок, от характера источника зажигания и его мощности. Здесь начинаются экзотермические процессы.

После чего начинается деструкция (вторая стадия) в поверхностной зою

не, где протекают основные реакции разложения конденсированной фазы.

Скорость разложения (деструкции) зависит от температуры, скорости подвода энергии от источника зажигания, суммарной, теплоты и условий горения. В процессе разрушения на стадии деструкции в первой и второй зонах образуются жидкости и твёрдое тело в виде кокса; в третьей, четвёртой и пятой фазах - горючие и негорючие газы, дым.

На стадии воспламенения (третья стадия) определяющим параметром является температура, в частности температура воспламенения соединений, образовавшихся при деструкции; температура отходящих газов. В этой области возникает пламя или факел, который распространяется в определённой области, называемой фронтом пламени. Также эта зона называется зоной «шипящей» реакции, где низкомолекулярные вещества, выделившиеся при газификации конденсированной фазы (К-фазы), смешиваются с нагретым воздухом, разлагаются и окисляются под действием кислорода и свободно радикальных частиц; визуально наблюдае�