firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2026.35.04.13-22firesmi-1697Research ArticleБЕЗОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВSAFETY OF SUBSTANCES AND MATERIALSТермический анализ и пожаровзрывоопасность некоторых аминосодержащих органических соединенийThermal analysis and fire and explosion hazards of selected amino-containing organic compoundshttps://orcid.org/0009-0005-6411-2954ЧаплыгинА. Е.ChaplyginA. E.

ЧАПЛЫГИН Александр Евгеньевич, аспирант каф. техно­сферной безопасности

125047, г. Москва, Миусская площадь, 9, стр. 1

Alexander E. CHAPLYGIN, PhD Student Department of Technosphere Safety

Miusskaya square, 9, building 1, Moscow, 125047

chaplygin.a.e@muctr.ruhttps://orcid.org/0009-0004-0347-214XВасинА. Я.VasinA. Ya.

ВАСИН Алексей Яковлевич, д.т.н., профессор каф. техно­сферной безопасности

125047, г. Москва, Миусская площадь, 9, стр. 1

Scopus: 52864969400

Alexey Ya. VASIN, Dr. Sci. (Eng.), Professor Department of Technosphere Safety

Miusskaya square, 9, building 1, Moscow, 125047

Scopus: 52864969400

vasin.a.i@muctr.ruhttps://orcid.org/0009-0007-4940-1736АкининН. И.AkininN. I.

АКИНИН Николай Иванович, д.т.н., профессор, заведующий каф. техносферной безопасности

125047, г. Москва, Миусская площадь, 9, стр. 1

Scopus: 6602574271

Nikolay I. AKININ, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Department of Technosphere Safety

Miusskaya square, 9, building 1, Moscow, 125047

Scopus: 6602574271

akinin.n.i@muctr.ruhttps://orcid.org/0009-0006-3219-8930ГаджиевГ. Г.GadzhievG. G.

ГАДЖИЕВ Гарун Гамзатович, к.т.н., доцент каф. техно­сферной безопасности

125047, г. Москва, Миусская площадь, 9, стр.1

Scopus: 57206669818

Garun G. GADZHIEV, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Technosphere Safety

Miusskaya square, 9, building 1, Moscow, 125047

Scopus: 57206669818

gadzhiev.g.g@muctr.ruhttps://orcid.org/0009-0002-3571-9974НауменкоА. В.NaumenkoA. V.

НАУМЕНКО Анна Вячеславовна, бакалавр 4-го года обучения кафедры техносферной безопасности

125047, г. Москва, Миусская площадь, 9, стр. 1

Anna V. NAUMENKO, 4th-year Bachelor student of the Department of Technosphere Safety

Miusskaya square, 9, building 1, Moscow, 125047

naumenko.a.v@muctr.ruРоссийский химико-технологический университет им. Д.И. МенделееваРоссияD.I. Mendeleev Russian University of Chemical TechnologyRussian Federation2026290920263541322Copyright © Чаплыгин А.Е., Васин А.Я., Акинин Н.И., Гаджиев Г.Г., Науменко А.В., 20262026Чаплыгин А.Е., Васин А.Я., Акинин Н.И., Гаджиев Г.Г., Науменко А.В.Chaplygin A.E., Vasin A.Y., Akinin N.I., Gadzhiev G.G., Naumenko A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1697Введение

Введение. Взрывы и пожары пылей органических соединений продолжают оставаться актуальной проблемой в области промышленной безопасности. Цель работы — комплексное исследование пожаровзрыво­опасных свойств и термического разложения 3,3’,5,5’-тетраметилбензидина, его дигидрохлорида и 2-диэтил­аминоэтилхлорида гидрохлорида для внедрения в научно-техническую документацию производственного предприятия и последующего снижения количества инцидентов, связанных со взрывами и пожарами на предприятиях производственного цикла.

Методы исследования

Методы исследования. Пожаровзрывоопасные свойства исследовались по ГОСТ 12.1.044–2018 (для аэровзвеси использовались образцы с размером частиц менее 100 мкм). Поведение веществ при нагревании изучалось с применением термогравиметрического метода и дифференциального термического анализа (ТГ-ДТА), кинетические параметры определены в соответствии с ГОСТ Р 57951–2017, исследование механизма разложения было проведено с использованием метода инфракрасной спектроскопии.

Термический анализ

Термический анализ. Установлен общий характер поведения веществ при нагревании, определена температура начала интенсивного термического разложения.

Показатели пожаровзрывоопасности. Для всех исследуемых соединений экспериментальными методами определены температура воспламенения и самовоспламенения, нижний концентрационный предел распространения пламени, рассчитана теплота сгорания.

Кинетические параметры начальной стадии термического разложения. Методом Озавы – Флинна – Уолла рассчитана энергия активации начальной стадии термической деструкции исследуемых веществ и выполнена оценка их термической стабильности.

О механизме начальной стадии термического разложения исследуемых веществ. Установлено, что для ТМБ характерна деструкция связи первичного амина, тогда как для ТМБ-d и ДАХГ наиболее вероятным процессом является отщепление солеобразующего фрагмента хлороводорода.

Результаты

Результаты. Определены термохимические и пожаровзрывоопасные характеристики исследуемых соединений, включая температуру начала интенсивного термического разложения, воспламенения, самовоспламенения, рассчитана энергия активации начальной стадии термодеструкции. На основании результатов термического анализа и инфракрасной спектроскопии предложены механизмы начальной стадии термического разложения исследуемых веществ.

Выводы

Выводы. Все исследованные вещества относятся к классу горючих соединений, их пылевоздушные смеси пожаровзрывоопасны и имеют достаточно высокую термическую устойчивость. Из трех исследованных соединений наиболее пожароопасным является 2-диэтиламиноэтилхлорид гидрохлорид, температура воспламенения которого составляет 185 °С.

Introduction

Introduction. Explosions and fires involving organic compound dusts continue to be a pressing issue in the field of industrial safety. The aim of this study is to conduct a comprehensive investigation into the fire and explosion hazard properties and thermal decomposition of 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine, its dihydrochloride and 2-diethyl­aminoethyl chloride hydrochloride, with a view to incorporating the findings into the scientific and technical documentation of manufacturing enterprises and subsequently reducing the number of incidents involving explosions and fires at production facilities.

Methods

Methods. The fire and explosion hazard properties were investigated in accordance with GOST 12.1.044–2018; specimens with a particle size of less than 100 μm were used to prepare dust–air mixtures. The thermal behaviour of the compounds was studied using thermogravimetric analysis and differential thermal analysis (TG-DTA). Kinetic parameters were determined in accordance with GOST R 57951–2017, and the decomposition mechanism was investigated using infrared spectroscopy.

Thermal analysis

Thermal analysis. The general thermal behaviour of the compounds was established, and the temperatures corresponding to the onset of intensive thermal decomposition were determined.

Fire and explosion hazard parameters. For all the investigated compounds, the ignition and autoignition temperatures and the lower flammability limit were experimentally determined, while the heats of combustion were calculated.

Kinetic parameters of the initial stage of thermal decomposition. The activation energies of the initial stage of thermal degradation were calculated using the Ozawa – Flynn – Wall method, and the thermal stability of the investigated compounds was evaluated.

Mechanism of the initial stage of thermal decomposition. It was established that the decomposition of the primary amine bond is characteristic of tetramethylbenzidine (TMB), whereas for TMB dihydrochloride (TMB-d) and 2-diethylaminoethyl chloride hydrochloride (DAH) the most probable process is elimination of the hydrogen chloride moiety.

Results

Results. The thermochemical and fire and explosion hazard characteristics of the investigated compounds were determined, including the temperatures of the onset of intensive thermal decomposition, ignition, and autoignition, and the activation energies of the initial stage of thermal degradation were calculated. Based on the results of thermal analysis and infrared spectroscopy, mechanisms for the initial stage of thermal decomposition of the investigated compounds were proposed.

Conclusions

Conclusions. All the substances studied belong to the class of flammable compounds, their dust-air mixtures are flammable and explosive and exhibit a relatively high thermal stability. Of the three compounds studied, 2-diethylaminoethyl chloride hydrochloride is the most flammable, with a flash point of 185 °C.

33’55’-тетраметилбензидин2-диэтиламиноэтилхлорид гидрохлоридТГ-ДТАаэровзвесьтеплота сгораниямеханизм разложения33’55’-tetramethylbenzidine2-diethylaminoethyl chloride hydrochloridethermal analysisTG–DTAdust cloudheat of combustiondecomposition mechanismАвторы выражают благодарность АО «НИОПИК» за предоставленные образцы; центр коллективного пользования РХТУ имени Д.И. Менделеева за оперативно снятые ИК-спектры.The authors express their gratitude to JSC “NIOPIK” for providing the specimens and to the Shared Research Facilities Centre of D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia for the prompt acquisition of IR spectra.ReferencesШушпанов А.Н., Васин А.Я., Райкова В.М. Исследование причин и последствий взрыва на фармацевтическом производстве // Химическая промышленность сегодня. 2024. № 4. С. 48–54. EDN VXPWFW.Shushpanov A.N., Vasin A.Ya., Raikova V.M. Investigation of causes and consequences of an explosion in pharmaceutical production. Chemical Industry Developments. 2024; 4:48-54. EDN VXPWFW. (rus).До Т.Х. Пожаровзрывоопасность некоторых лекарственных препаратов, способных к интенсивному экзотермическому разложению : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2022. 16 c. URL: https://cat.gpntb.ru/?id=EC/ShowFull&irbDb=ESVODT&synci=KATBW-%D0%90%D1%8022-3996Do T.H. Fire and Explosion Hazard of Some Medicinal Products Capable of Intensive Exothermic Decomposition : author's abstract of a PhD thesis. Moscow, 2022; 16. URL: https://cat.gpntb.ru/?id=EC/ShowFull&irbDb=ESVODT&synci=KATBW-%D0%90%D1%8022-3996 (rus).Zhang X., Lang Y., Wu P., Yang Q., Jiang X. Rationale of 3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine as the Chromogenic Substrate in Colorimetric Analysis // Analytical Chemistry. 2020. No. 92 (18). Pp. 12400–12406. DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02149. EDN MHPWBS.Zhang X., Yang Q., Lang Y., Jiang X., Wu P. Rationale of 3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine as the Chromogenic Substrate in Colorimetric Analysis. Analytical Chemistry. 2020; 92(18):12400-12406. DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02149. EDN MHPWBS.Zhang Z., Liang Y., Yu C. New Approach to Synthesis of Naftidrofuryl // Journal of Beijing Institute of Technology. 2005. No. 14 (4). Pp. 428–432. URL: https://journal.bit.edu.cn/jbit/article/id/20050417Zhang Z., Liang Y., Yu C. New Approach to Synthesis of Naftidrofuryl. Journal of Beijing Institute of Technology. 2005; 14(4):428-432. URL: https://journal.bit.edu.cn/jbit/article/id/20050417Paulik J., Paulik F., Arnold M. The derivatograph-C // Journal of thermal analysis. 1987. No. 32. Рр. 301–309. DOI: 10.1007/BF01914570Paulik J., Paulik F., Arnold M. The derivatograph-C. Journal of Thermal Analysis. 1987; 32(1):301-309. DOI: 10.1007/BF01914570Чаплыгин А.Е., Васин А.Я. Термические и термохимические характеристики 3,3′,5,5′-тетраметилбензидина и его дигидрохлорида // Современные пожаробезопасные материалы и технологии : сб. мат. VIII Междунар. науч.-практ. конф. Иваново, 2025. С. 508–513. EDN SJYRSZ.Chaplygin A.E., Vasin A.Ya. Thermal and thermochemical characteristics of 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine and its dihydrochloride. Modern Fire-Safety Materials and Technologies : Proceedings of the VIII International Scientific and Practical Conference. Ivanovo, 2025; 508-513. EDN SJYRSZ. (rus).Чаплыгин А.Е., Козлова Е.В., Васин А.Я. Пожаровзрывоопасные свойства 2-диэтиламиноэтилхлорида гидрохлорида // Современные вызовы в области безопасности: новые решения для противопожарной защиты, охраны труда и экологии : сб. тр. XXXVI Междунар. науч.-практ. конф. «Предотвращение. Спасение. Помощь». Химки : ФГБВОУ ВО АГЗ МЧС России, 2026. С. 275–279. EDN ZDJILI.Chaplygin A.E., Kozlova E.V., Vasin A.Ya. Fire and Explosive Properties of 2-Diethylaminoethyl Chloride Hydrochloride. Modern Security Challenges: New Solutions for Fire, Occupational and Environmental Protection : Proceedings of the XXXVI International Scientific and Practical Conference "Prevention. Rescue. Assistance". Khimki, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education, State Fire Service of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2026; 275-279. (rus).Полетаев Н.Л. Взрывоопасность аэровзвеси сухой молочной сыворотки // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2023. № 32 (1). С. 51–56. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.01.51-56. EDN UGDHRZ.Poletaev N.L. Explosion hazard of whey powder mixed with air. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2023; 32(1):51-56. DOI: 10.22227/0869-7493.2023.32.01.51-56. EDN UGDHRZ. (rus).Santandrea A., Pacault S., Perrin L., Dufaud O., Vignes A. Nanopowders explosion: Influence of the dispersion characteristics // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019. Vol. 62. P. 103942. DOI: 10.1016/j.jlp.2019.103942. EDN JXNHCK.Santandrea A., Pacault S., Perrin L., Vignes A., Dufaud O. Nanopowders explosion: Influence of the dispersion characteristics. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2019; 62:103942. DOI: 10.1016/j.jlp.2019.103942. EDN JXNHCK.Полетаев Н.Л. Зависимость динамики горения полиэтилена в 1-м³ камере от дисперсности частиц // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. № 31 (6). С. 6–12. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.6-12. EDN LTQSMI.Poletaev N.L. Dependence of polyethylene combustion dynamics in a 1 m3 chamber on particle size. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2022; 31(6):6-12. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.6-12. EDN LTQSMI. (rus).Васин А.Я., Миловидов П.Д., Акинин Н.И., Шушпанов А.Н., Гаджиев Г.Г. Термический анализ и пожаровзрывоопасные свойства новых фармацевтических препаратов // Химическая промышленность сегодня. 2025. № 3. С. 46–52. EDN MBMMIO.Vasin A.Ya., Milovidov P.D., Akinin N.I., Shushpanov A.N., Gadzhiev G.G. Thermal analysis, fire and explosion properties of new pharmaceuticals. Khimicheskaya Promyshlennost Segodnya/Chemical Industry Today. 2025; 3:46-52. (rus).Ozawa T. A New Method of Analyzing Thermogravimetric Data // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1965. No. 38 (11). Pp. 1881–1886. DOI: 10.1246/bcsj.38.1881Ozawa T. A New Method of Analyzing Thermogravimetric Data. Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1965; 38(11):1881-1886. DOI: 10.1246/bcsj.38.1881Al-Harbi L.M., El-Mossalamy E.H., Obaid M.A., El-Ries A.Y. Thermal Decomposition of Some Cardiovascular Drugs (Telmisartane, Cilazapril and Terazosin HCL) // American Journal of Analytical Chemistry. 2013. No. 4 (7). Pp. 337–342. DOI: 10.4236/AJAC.2013.47042Al-Harbi L.M., El-Mossalamy E.H., Obaid M.A., El-Ries A.Y. Thermal Decomposition of Some Cardiovascular Drugs (Telmisartane, Cilazapril and Terazosin HCL). American Journal of Analytical Chemistry. 2013; 4(7):337-342. DOI: 10.4236/AJAC.2013.47042Cervini P., Ambrozini B., Machado L.C.M., Ferreira A.P.G., Cavalheiro É.T.G. Thermal behavior and decomposition of oxytetracycline hydrochloride // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2015. No. 121 (1). Pp. 347–352. DOI: 10.1007/s10973-015-4447-x. EDN YCNWLO.Cervini P., Ambrozini B., Machado L.C.M., Ferreira A.P.G., Cavalheiro É.T.G. Thermal behavior and decomposition of oxytetracycline hydrochloride. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2015; 121(1):347-352. DOI: 10.1007/s10973-015-4447-x. EDN YCNWLO.Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. М. : Химия, 1986. 212 с. EDN UYAFKF.Korolchenko A.Ya. Fire and Explosion Hazard of Industrial Dust. Moscow, Chemistry, 1986; 212. EDN UYAFKF. (rus).Корольченко Д.А., Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник в 2-х ч., 2-е изд., перераб. и доп. М. : Асс. «Пожнаука», 2004. Т. 1. 713 с. EDN TWPQCF.Korolchenko D.A., Korolchenko A.Ya. Fire and Explosion Hazard of Substances and Materials and Methods of Their Extinguishment. 2nd edn. Part 1. Moscow, Association "Pozhnauka", 2004; 713. (rus).Васин А.Я. Взаимосвязь химического строения и пожаровзрывоопасности органических красителей, лекарственных средств и их аэровзвесей : автореф. дис. … д-ра техн. наук. М. : Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 2008. 32 c. EDN NJEIKF.Vasin A.Ya. The Relationship between the Chemical Structure and Fire and Explosion Hazard of Organic Dyes, Medicines, and Their Airborne Suspensions : Abstract for a Doctor of Technical Sciences. Moscow, D.I. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, 2008; 32. EDN NJEIKF. (rus).Васин А.Я., Миловидов П.Д., Шушпанов А.Н., Гаджиев Г.Г. Термические характеристики и пожаровзрывоопасность некоторых синтетических фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии // Химическая промышленность сегодня. 2025. № 2. С. 25–30. EDN UOSIAM.Vasin A.Ya., Milovidov P.D., Shushpanov A.N., Gadzhiev G.G. Thermal characteristics, fire and explosion hazard of some synthetic photosensitizers for photodynamic therapy. Khimicheskaya Promyshlennost Segodnya/Chemical Industry Developments. 2025; 2:25-30. (rus).Миловидов П.Д. Пожаровзрывоопасность новых лекарственных препаратов со сложным химическим строением : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2025. 16 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_003481071/Milovidov P.D. Fire and Explosion Hazard of New Drugs with Complex Chemical Structure : Abstract of PhD Thesis. Moscow, 2025; 16. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_003481071 (rus).Jelić D., Papović S., Vraneš M., Gadžurić S., Berto S., Alladio E. et al. Thermo-Analytical and Compatibility Study with Mechanistic Explanation of Degradation Kinetics of Ambroxol Hydrochloride Tablets under Non-Isothermal Conditions // Pharmaceutics. 2021. No. 13 (11). P. 1910. DOI: 10.3390/pharmaceutics13111910. EDN YTVVJU.Jelić D., Papović S., Vraneš M., Gadžurić S., Berto S., Alladio E. et al. Thermo-Analytical and Compatibility Study with Mechanistic Explanation of Degradation Kinetics of Ambroxol Hydrochloride Tablets under Non-Isothermal Conditions. Pharmaceutics. 2021; 13(11):1910. DOI: 10.3390/pharmaceutics13111910. EDN YTVVJU.Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. М. : МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012. 55 с. URL: https://www.chem.msu.ru/rus/teaching/tarasevich/Tarasevich_IR_tables_29-02-2012.pdfTarasevich B.N. IR Spectra of the Main Classes of Organic Compounds. Moscow, Moscow State University named after M.V. Lomonosov, 2012; 55. URL: https://www.chem.msu.ru/rus/teaching/tarasevich/Tarasevich_IR_tables_29-02-2012.pdf (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.