דורית טייטלבאום

ד"ר דורית טייטלבאום

תיכון שמעון בן צבי, גבעתיים

מבוסס על הספר "לא על הברום לבדו"

דורית טייטלבאום

האש משולש

חומר דליק

חום שיפעול אנרגיית)

(

חומר מחמצןחמצן

דורית טייטלבאום

הבעירה שלבי

אנרגיית- הצתה . 1 את מספק חיצוני אנרגיה מקור בו השלבהשיפעול

. התהליך את המתחילהתלוי זה שלב של הזמן :משך

ע המסופקת האנרגיה ובטיב דייל בכמות הראשוני המקור. הבוער החומר

. התפתחות. 2 ומתפתחת - גדלה הבעירה בו השלב

תלוי הבעירה התפשטות :קצבהבוער החומר הקרובה בסוג הסביבה .ובתנאי

קבועה . 3 בקצב - בעירה ממשיכה הבעירה בו השלב. קבועה וטמפרטורה

החו בכמות תלוי זה שלב של הזמן הדליק ממשך .ר

מסתיימת- סיום . 4 ולבסוף לדעוך מתחילה הבעירה בו השלבלחלוטין.

, דליק - חומר לבעירה הגורמים אחד בביטול תלוי הסיום . חום, חמצן

. חיצונית התערבות ידי על או טבעי להיות יכול הסיום

דורית טייטלבאום

בבעירה הסכנות

. הרעלה. 1 רעילים - גזים משאיפת כתוצאהבעת הגז פוליאוריתן מזרוני שריפת למשל HCNנפלט

לחום - כוויות. 2 מחשיפה .כתוצאה

. חנק. 3 חמצן - מחוסר כתוצאה

הנצרך החמצן בכמות ירידה ישנה הבעירה בזמןועלייה לבעירה

- - הנפלטים חמצני חד ופחמן חמצני דו פחמן בכמות.בבעירה

הראיה . 4 שדה סמיך - הגבלת עשן מפליטת כתוצאהופיח.

הבעירה מאזור ההימלטות על מקשים אלו חומריםאת ומגדילים

הקודמות לסכנות .החשיפה

דורית טייטלבאום

תהליך הבעירה של תרכובות פחמן

קולט החומר אנרגיה

התרמית התנועההמולקולות של

מתגברת

הטמפרטורה החומר של

עולה

מולקולריים בין קשריםנשברים מולקולריים ותוך

מולקולות נוצרותורדיקלים קטנות

חופשיים

של מעבר ישקטנות מולקולות

חופשיים ורדיקליםהמוצק משכבת

הקרובה הגזית לשכבהלמוצק

הבעירה מתרחשת

הגזית בשכבהלמוצק הסמוכה

דורית טייטלבאום

המולקולרית ברמה הבעירה שלבי

חופשיים - הצתה. 1 רדיקלים * .יצירת

החופשיים - התפתחות. 2 הרדיקלים מספר .הגדלת

קבועה . 3 החופשיים - בעירה הרדיקלים מספר בין איזוןהנוצרים

שמתחסלים החופשיים הרדיקלים .ומספר

זה- סיום . 4 עם זה מגיבים חופשיים .רדיקלים

אלקטרון - * בעלי חלקיקים חופשיים רדיקליםמזווג בלתי

דורית טייטלבאום

R -H R• + H•

R• + O = O R-O-O•

R-O-O• + R-H R-O-O-H + R•

R-O-O-H R-O• + H-O•

- ב הבוערת הפחמימנית התרכובת את נסמןR-H דוגמאות לתגובות:

ב המתחילות תגובות שרשרת -R•

לרדיקלים הפחמימן פרוק

ב - המתחילות תגובות שרשרתH• H• + O = O H-O• + O•

R-H + H-O• R• + H2O

R-H + O• R-O• + H•

אפשרי H-O• + H• H2O סיום

הקשר אנרגיה O-H יצירת משחררתמאד .רבה

דורית טייטלבאום

נכבה ???כיצד

בוער מבנה

גז בלוני

בוערים שבגדיו אדם

בוערת חשמל מערכת

דורית טייטלבאום

:המטרהאת לקטוע הדליק החומר של הצתה למנוע או לעכב

. התפשטותה קצב את לעכב או הבעירה התקדמותהבעירה מאזור הימלטות לאפשר .המטרה

בעירה מעכבי

:אזור הפעולההמוצק. 1 בשכבתלמוצק. 2 מעל הגזית בשכבהיחד. 3 גם השכבות בשתי

:אופן הפעולההאנרגיה אנדותרמית התפרקות בכמות ירידה ולכן בחומר

התפרקות בקצב האטה יש ולכן המוצק לחימום הזמינההמוצק.

, משטח או קצף כמו חדירה ובלתי מבודדת שכבה יצירתחזרה זכוכית, להגיע המשתחררת מהאנרגיה מונעת אשר

הבעירה לאזור לצאת הדליקים ומהגזים .למוצק

דורית טייטלבאום

: דוגמאות

זרחן תרכובותבתאית ובור

פרוקאנדותרמי

נוצרים:כמות את המדללים מים אדי

,החמצןובעל מבודד חומר שהוא ופיח

גבוהה פרטורת טמ התלקחותמאד בפוליפרופן

תרכובות המכילשל אורגניות

או וחנקן זרחןכהלים

גזים אינרטיים: נוצרים. - חמצני דו ופחמן מים אדי

נלכד, "מתפחם "הפולפרופן הגזמבודד, "פיח"ב קצף מעין ונוצר

אלומינה הידראט שלוש

Al2O3•3H2O

ומגנזיוםהידרוכסידי

Mg(OH)2

פרוקאנדותרמי

:נוצריםהחמצן את המדללים מים אדי

הגזים ריכוז את ומקטיניםהבעירה באזור הדליקים

מימן נתרן NaHCO3 פחמתי

פרוקאנדותרמי

ופחמן מים אדי נוצריםחמצני- דו

NaHCO3( s) Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)

Mg(OH)2(s) MgO (s)+H2O(g)

Al2O3• 3H2O Al2O3(s)+H2O(g)

דורית טייטלבאום

תרכובות שהם בעירה הלוגניות מעכביהגזי :אזור הפעולה האזוררדיקלי :אופן הפעולה מנגנוןאנרגיה :שלבי התגובה קולט הבעירה הבעירה במעכב ,מעכב

קשרי C-Cl או C-Br מתפרקים

ההלוגן ) של מימן( •Clאו•Br הרדיקלים אטומי עם מגיביםויוצרים H-Cl או H-Br בפולימר

השרשרת תגובות בבלימת חשוב תפקיד אלו למולקולות , עם מגיבות הן שכן הפולימר בעירת בעת המתרחשות

כדוגמת פעילים מולקולות •OH או •H רדיקלים מהן ויוצרותכמו פעילות . H2Oו- H2 בלתי

נמוכה פעילות ובעלי מתונים הינם והכלור הברום רדיקלי.יחסית

r-Br r• + Br•

R-H + Br• HBr +R•

H• + HBr H2 + Br•

HO• + HBr H2O + Br•

R• + HBr RH + Br•

דורית טייטלבאום

תרכובות שהם בעירה הלוגניות מעכבי

רדיקלי הברום והכלור הינם מתונים ובעלי פעילות נמוכה יחסית.

באופן כזה פוחתת האנרגיה החוזרת לפולימר, העלולה לגרום לפרוק כמות נוספת שלו

שילובם של רדיקלי הלוגנים בתהליך הבעירה מאט את קצב התפשטותה ומביא לריסונה

דורית טייטלבאום

בעירה מעכבי

עשויים להיות

ם י פ ס ו ם מ י ל י ע פ המשמעות היא כי

מוספגים החומריםבמוצר או

מעורבבים במוצר

החומרים משולבים במוצר כחלק בלתי נפרד. על ידי

קוולנטיים בין יצירת קשריםמולקולות המוצר לבין

מולקולות מעכב הבעירה.

דורית טייטלבאום

מעכבי בעירה מוספיםיתרונות

לצורך * מורכבים כימיים תהליכים בתכנון צורך איןהוספתם

להתאימם * ובכך משתנות בכמויות להוסיפם ניתןעבור לנדרש

מסוים צורך חסרונות

* ” פריחה “ לעבור עשויים ) ( , עליו הפולימר המוצר של הפנים שטח אל לנדוד דהיינו

מצטברים הם . ומתפזרים כאבקה

קשרים בהעדר קשור הדבר המולקולרית קוולנטיים. ברמהלא למראה וכן המעכב ביעילות לירידה גורמת זו תופעה

. המוצר של נאה

המוצר* של המכני בחוזק לפגוע עשויים

דורית טייטלבאום

מעכבי בעירה מוספים : דוגמאות

החומר החומר שם ל נוסחת - מוסףשלוש אלומינה הידראט ומגנזיום

הידרוכסידי

Al2O3•3H2O

Mg(OH)2

: כמו פלסטיק מוצרי, לחשמל בידוד צינורות

בניה חומרי

ברומי וטכסטיל NH4Br אמון עץ מוצרי

ברומו- הקסא ציקלודודקאן

(HBCD )

פולימריים מוצריםפוליסטירן למשל שונים

מוקצף ופוליסטירן) קלקר)

C12H18Br6

המורכבת ( טבעת(12מ- פחמן אטומי

יוצרים הראשונים החומרים H2O שנייוצרים האחרונים החומרים HBr שני

דורית טייטלבאום

מעכבי בעירה פעיליםיתרונות

קשרים * יעברו יוצרים לא לכן המוצר עם קוולנטיים" חסרונותפריחה"

הוספתם * לצורך מורכבים כימיים תהליכים בתכנון צורך יש

הם* אליו הפולימר לתכונות בתכונותיהם להתאים חייביםשייכים

במונומרים* הקיימים לאלו מתאימים קשרים להכיל חייביםאת הבונים

הפונקציונליות בקבוצות הקיימים לאלו או הפולימרשל החופשיות

: . לדוגמא הפולימר ) ( , כפול קשר של פתיחה סיפוח ידי על הנוצר פולימר

מעכב יחייב . כפול קשר המכיל

, קבוצה המכיל מעכב יחייב דחיסה ידי על הנוצר פולימרפונקציונלית

כהל חומצה (OH)של (COOH)קרבוקסילית או

דורית טייטלבאום

מעכבי בעירה פעילים : דוגמאות

ונוסחתו החומר ל שם - מוסף

C=C ברומוסטירןH

HH

C6H4Brהמיוצרים פולימרים

בסיפוח

ברומו גליקול די (DBNPG) ניאופנטיל

C

CH2Br

CH2Br

CH2OHHOCH2המיוצרים פולימרים

בדחיסה

ברומו גליקול טרי ניאופנטיל(TBNPG)

C

CH2Br

CH2Br

CH2OHBrCH2

המכילים פולימריםפונקציונליות קבוצות

חומצה של חופשיות קרבוקסילית

דורית טייטלבאום

שיקולים בבחירת מעכב בעירה

* ’ , , פונקציונליות - קב סיפוח דחיסה הפולימר סוג

של* לזו דומה צמיגות בעל להיות צריך מוסף מעכבמותך הפולימר במצב

, מתפרק* - לא דהיינו הפולימר של העיבוד טמפרטורתבה בטמפרטורה

, . לא כן על הפולימר מעובד או העיבוד נזקיי מיוצר בעת

הפולימר * מעובד או מיוצר בו לציוד מזיק לא

מתפרק* משתמשים בטמפרטורה לא בהם ובתנאיםבפולימר

בטווח* הפולימר מתפרק של הפרוק טמפרטורת

הפולימר* של העיקריות בתכונות משמעותי באופן פוגע לא: למשל כמו

. , , ועוד כימיים לחומרים עמידות מכני חוזק שקיפות

סביר* מחיר

משחרר* - לא לסביבה בעת וירולא ידידותי רעילים חומרים הבעירה

דורית טייטלבאום

מעכבי בעירה

. מדוע לא משתמשים בפלואור וביוד ליצירת1תרכובות של מעכבי בעירה?

, וסכם את הסיבות לכך.224-225 קרא בספר בעמודים

מהו תחום הפעולה של כיבוי השריפה?2.

מהו תחום הפעולה של מעכב הבעירה?3.

מהו פולימר?4.

מהן הקבוצות הפונקציונליות המשתתפות בפילמור דחיסה?5.

מהן הקבוצות הפונקציונליות המשתתפות בפילמור סיפוח?6.

:שאלות