Термический анализ и пожаровзрывоопасность некоторых аминосодержащих органических соединений

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. 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. 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. 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. 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.

1. Шушпанов 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.

2. 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%8022-3996

3. 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.

4. 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/20050417

5. Paulik J., Paulik F., Arnold M. The derivatograph-C // Journal of thermal analysis. 1987. No. 32. Рр. 301–309. DOI: 10.1007/BF01914570

6. Чаплыгин 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.38.1881

13. Al-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.2013.47042

14. 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. No. 121 (1). Pp. 347–352. DOI: 10.1007/s10973-015-4447-x. EDN YCNWLO.

15. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли. М. : Химия, 1986. 212 с. EDN UYAFKF.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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/

20. 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.

21. 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.pdf