Что выделяется при горении пенополистирола

Скрытая опасность полистирола и полиуретана

Основная причина химической опасности кроется в природе полимерных материалов. Дело в том, что:

1. Процесс полимеризации идет не до конца, а лишь на 97-98%;

Полимеры представляют собой дисперсные органические соединения, имеющие весьма высокую поверхность контакта с кислородом воздуха с протеканием реакции окисления. А продукты их окисления даже при комнатной температуре негативно воздействуют на окружающую среду. Причем, с ростом температуры скорость окисления возрастает.

По классификации на пожарную опасность все ВСПЕНЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ относятся к классу «Г», то есть «ГОРЮЧИЕ МАТЕРИАЛЫ».
Проблема пожарной опасности пенопластов рассматривается обычно с двух сторон:
— опасность собственно горения полимеров (пиролиз),
— опасность продуктов термического разложения и окисления материала (деструкция).

Токсикологическая опасность пенополистирола

Столь низкое значение ПДК на стирол и соответственно многократное превышение его норм ПДК в помещении вызвано особыми свойствами стирола. Это вещество относится к конденсированным ароматическим соединениям, имеющим в своей молекуле одно или несколько бензольных ядер, и, подобно аналогичным веществам (бензол, бензопирен), имеет повышенные коммулятивные свойства: накапливается в печени и не выводится наружу. Вещества этой группы относятся к особо опасным. Например, бензопирен является активным канцерогенным веществом с ПДК 0,000001 мг/м3.

Существуют две концепции оценки влияния вредных веществ на организм человека:

Пороговая. В пороговой концепции утверждается, что снижать концентрации вредных веществ нужно до некоторого уровня (порога), определяемого значением предельно-допустимой концентрации (ПДК). Из этого положения следует вывод: малые концентрации вредных веществ (ниже уровня ПДК) безвредны. В нашей стране (как, впрочем, и в других странах бывшего СССР) принята именно пороговая концепция. Линейная. Линейная концепция предполагает, что вредное влияние на человека пропорционально (линейно) зависит от суммарного количества поглощенного вещества. Отсюда вывод: малые концентрации при длительном потреблении вредны. Этой концепции придерживаются США, ФРГ, Канада, Япония и некоторые другие страны. Но при рассмотрении токсической опасности воздействия вредных веществ на человека обязателен учет степени их КОММУЛЯТИВНОСТИ, т.е. способности того или иного вещества накапливаться в организме человека с течением времени.

Следовательно для жилого помещения со временем пребывания в нем 25 лет величина ПДК на стирол должна быть уменьшена в 594 раза и составлять 0,0000034 мг/м3 (см. табл.).

Таблица 1. Уменьшение величины ПДК вредных веществ при учете их степени коммулятивности.

Вывод: СТИРОЛ требует уменьшения ПДК при использовании его в жилищном строительстве приблизительно в 600 раз до уровня 0,0000034 мг/м3, что равносильно полному запрещению применения ПЕНОПОЛИСТИРОЛа в жилищном строительстве.

Горючесть пенополистирола

В свою очередь при горении полистирола происходит его термодиструкция, при которой выделяется значительное коичество опасных для человека веществ. Поэтому, еще в Советском Союзе при единой системе санитарно-химического контроля применения полимерных материалов МИНЗДРАВ СССР запретил использование пенополистирола в строительстве.

Пожарная опасность пенополиуретанов («Выделение полного набора боевых отравляющих веществ»)

В отличие от пенополистирола жесткий пенополиуретан является инертным по токсичности полимером с нейтральным запахом. По этой причине он широко применяется для холодильников при хранении пищевых продуктов. Пенополиуретан не создает токсичных выделений, вызывающих заболевания человека или приводящих к летальному исходу.

Но в результате горения пенополиуретанов и пенополиизоциануратов всегда образуется смесь низкомолекулярных продуктов термического разложения и продуктов их горения. Состав смеси зависит от температуры и доступа кислорода.

При продолжительном воздействие высоких температур свыше 250 °С происходит постепенное разложение большинства термореактивных пластмасс, а также жестких пенополиуретанов.

При нагревании изоцианатной составляющей свыше 300°С, она разлагается с образованием летучих полимочевин (желтый дым) в случае эластичных пенополиуретанов или образованием нелетучих поликарбодиммидов и полимочевин в случае жестких пенополиуретанов и пенополиизоциануратов. Происходит термическое разложение полиизоцианата и полиола.

При температурах, превышающих 300°С начинается деструкция пенополиизоцианурата, содержащего, в отличие от пенополиуретана, более устойчивый изоциануратный цикл. Температура, при которой образуется достаточное количество горючих продуктов разложения, которые могут воспламеняться от пламени, искр или горючих поверхностей, для жестких пенополиуретанов от 320 °С.

Для жестких пенополиуретанов на основе специальных марок полиизоцианата температура разложения с выделением горючих газов находится в пределах от 370 °С до 420 °С. Кроме того, в процессе разложения различных пенополиуретанов при нагреве до 450 °С определены следующие соединения: двуокись углерода (углекислый газ), бутандиен, тетрагидрофуран, дигидрофуран, бутандион, вода, синильная (цианистая) кислота и окись углерода (угарный газ).

Угарный газ (окись углерода, моноокись углерода, CO).

Основным токсическим компонентом продуктов сгорания пенополиуретанов и пенополиизоциануратов на всех стадиях пожара, как при низкой, так и при высокой температурах, является угарный газ.

При содержании 0,08% СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль, тошноту, слабость и удушье. При 1%-ой концентрации оксида углерода в помещении через 1-2 минуты оказывает смертельное воздействие. При повышении концентрации СО до 0,32% возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2% сознание теряется после 2-3 вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.

Синильная кислота (цианистая кислота, цианистый водород, нитрил муравьиной кислоты, HCN).

В продуктах сгорания пенополиуретанов и пенополиизоциануратов наблюдается наличие синильной кислоты, выделение которой в 10 раз меньше содержания угарного газа.

Если нет внешнего источника возгорания, тогда продукты термического разложения воспламеняются только при температурах от 450 °С до 550 °С. При нагреве свыше 600 °С образовавшиеся полимочевины и поликарбодиммиды разлагаются с выделением большого числа низкомолекулярных летучих соединений, таких, как бензол, толуол, бензонитрил, толуолнитрил. Показано также, что ароматическое кольцо перечисленных азотосодержащих соединений расщепляется по закону случая с образованием акрилонитрила, большого числа ненасыщенных соединений.

В условиях реального пожара продукты термической деструкции активно горят с образованием воды, углекислого и угарного газов, а также окислов азота.

Выбирая такой утеплитель необходимо помнить, что: пенополиуретаны и пенополиизоцианураты по сравнению с другими органическими материалами выделяют значительное количество токсичныех продуктов при воздействии высоких температур.

Но, к сожалению, в нашей стране развелось много организаций, «производящих» компоненты пенополиуретанов кустарным способом. Поэтому через некоторое время идет разложение материала, теплофизические характеристики на порядок хуже рекомендуемых, понятие «долговечность» в этом случае вообще не применимо. Как правило, в этот суррогат не добавляется антипирен. Поэтому такой «пенополиуретан» хорошо горит с выделением разнообразных боевых отравляющих химических веществ.

В строительстве нет входного контроля. Работы по теплоизоляции строительных конструкций в основном лежат на совести приглашенных рабочих, чаще всего гастарбайтеров.

В заключении приведем данные по концентрации летучих токсичных веществ, выделяющихся при пожаре и их воздействие

При одновременном поступлении продуктов горения в организм человека, наблюдается сложный эффект совместного воздействия, а рост температуры при пожаре повышает чувствительность организма к токсическому воздействию вредных веществ.

Источник

Осторожно!? Пенополистирол в строительстве…

В чём ещё провинился пенополистирол? Попробуем разобраться без эмоций, опираясь на строительные нормы, исключив не документированные рекламные заявления продавцов пенополистирола и беря во внимание, но не основываясь на «изысканиях» пенопластофобов.

Мы дышим отравой.

Пенополистирол горит.

При горении выделяются отравляющие вещества.

Выдержки из ТУ одного из производителей пенополистирола уточняют эту опасность:
— При горении полистирола образуются двуокись углерода, окись углерода, сажа.
— Продукты разложения полистирола, образующиеся при термодеструкции и при термоокислительной деструкции, токсичны. При переработке полистирола в результате частичной деструкции материала могут выделяться пары стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода.
Вашему вниманию представлены цитаты из документа, утверждённого соответствующим образом. Утверждение документов происходит после проведения всех необходимых испытаний по ГОСТам аккредитованными в Федеральном Центре Сертификации (ФЦС) лабораториями. Это единственные легитимные источники информации, в соответствии с требованиям ФЗ №184 «О техническом регулировании».
Получается, что открытое горение пенополистирола как раз наименее опасно, так как выделяются продукты распада, характерные для горения дерева.
Более опасные вещества появляются в результате сильного нагрева при определённых условиях, которые создаются, когда в помещении человек выжить уже не может по причине элементарного выгорания помещения.

Использование пенополистирола в строительстве.

В Европе.

Пенополистирол очень широко используется в строительстве и никаких разговоров о запрете даже не ведётся. При применении жёстко соблюдаются все установленные европейские нормы EN и никаких негативных последствий это не вызывает. Если есть споры, то они решаются в суде на основании доказательств.
В РФ, к сожалению, можно распространять сплетни, потому что в судебном порядке попытки наказания за это занятие пока полностью бесперспективное.

Откуда тогда пахнет пенополистиролом?

В России сложилась порочная практика, когда в компаниях при отсутствии грамотного технического отдела, низкооплачиваемые «манагеры», чтобы заработать свои %% с продаж, компенсируя собственную безграмотность, занимаются распространением порочащих слухов о конкурирующих товарах. Чем напрягаться в представлении своих товаров, проще наговорить на конкурентов, у которых всё ядовито, пожароопасно, регулярно сгрызается мышами, разваливается через 3 года, выделяет боевые отравляющие вещества и прочий набор различных выдумок и нелепостей. И самая любимая тема – на основании неправильного применения материала делать выводы о его непригодности. На всём этом делается личный гешефт*.

====================================================
Когда статья была написана, появился документ, заказанный «Ассоциацией производителей и поставщиков пенополистирола» в аккредитованной лаборатории МГУ Химического факультета. Производились исследования выделения отравляющих веществ при горении пенополистирола. Документ подтверждает, что никаких «боевых отравляющих веществ» при горении не выделяется.

Источник

Что выделяют при горении различные материалы в доме?

На многих семинарах, особенно на тех, где в основном были новички в области пенополиуретанов, практически все задавали вопрос о горючести пенополиуретана и его вредности. И каждый раз нам приходилось людям объяснять, что при возгорании жилого дома или другого объекта, начинает гореть не утеплитель, который находиться в стенах или снаружи, а одежда, бумага, линолеум, краска, бытовая техника и тд. После долгих размышлений, я решил написать статью, какие продукты наиболее опасны при горении дома.

Классификация материалов по пожарной опасности

Начнем, я думаю, с материалов, из которых состоит одежда, шторы, ковры и так далее. В большинстве случаев растительные (натуральные) волокна, к которым относятся хлопок, джут, пенька, лен и сизаль, состоят главным образом из целлюлозы. Хлопок и другие волокна горючи (температура самовоспламенения волокон хлопка 400°С). Их горение сопровождается выделением дыма и теплоты, двуокиси углерода, окиси углерода и воды. Растительные волокна не плавятся.

Синтетические текстильные материалы — это ткани, изготовленные полностью или в основном из синтетических волокон. К ним относятся вискоза, ацетат, нейлон, полиэстер, акрил. Пожарную опасность, связанную с синтетическими волокнами, часто трудно оценить, так как некоторые из них при нагревании дают усадку, плавятся и стекают. Основные газы, образующиеся при горении, это двуокись углерода, окись углерода и водяной пар.

Растительные волокна, например джут, выделяют при горении большое количество едкого плотного дыма.

При горении шерсти появляется густой серовато-коричневый дым, а также при этом образуется цианистый водород, который является весьма токсичным газом. При обугливании шерсти получается липкое черное вещество, напоминающее деготь.

Продуктом сгорания шелка является пористый уголь, смешанный с золой, который продолжает тлеть или гореть только в условиях сильной тяги. Тление сопровождается выделением светло-серого дыма, вызывающего раздражение дыхательных путей. В определенных условиях при горении шелка может выделяться цианистый водород.

Горящая резина выделяет плотный черный жирный дым, содержащий два токсичных газа — сероводород и двуокись серы. Оба газа опасны, так как в определенных условиях вдыхание их может привести к смерти.

Также дома у нас есть много изделий из дерева: паркет, столы, стулья, кухонные гарнитуры и тд. При горении древесины и древесных материалов образуется водяной пар, теплота, двуокись и окись углерода. Основную опасность для людей представляют недостаток кислорода и присутствие окиси углерода. Кроме того, при горении древесины образуются альдегиды, кислоты и различные газы. Эти вещества сами по себе или в сочетании с водяным паром могут, как минимум, оказывать сильное раздражающее воздействие.

В итоге после того как практически все сгорело мы дошли до утеплителя. Чем мы в основном утепляем дома? Как правило, 50% домов утеплены минеральной ватой, 30% пенополистиролом, 10% пенополиуретаном и 10% иными утеплителями или ничем.

Минеральная вата

Потенциальная опасность минераловатных теплоизоляционных изделий как источника канцерогенных факторов — пыли и фенолформальдегидных смол — послужила основанием для многих исследований воздействия её на человека и животных. Так, например, в декабре 1997 года Европейским союзом была опубликована директива, классифицирующая различные сорта минеральной ваты по степени опасности. Согласно этой директиве, минеральная вата рассматривалась, как раздражающее вещество (ирритант); к 2-й группе (потенциально опасно) или 3-й группе (недостаточно данных для надёжной оценки) группе канцерогенной опасности её относили в зависимости от содержания оксидов щелочных и щелочноземельных металлов и размера волокон. Весьма жёсткий подход по оценке опасности искусственных минеральных волокон принят в Германии; здесь запрещены многие виды минеральных волокон, в других странах рассматриваются как безопасные; что вызывает серьёзное беспокойство производителей.

Международное агентство по изучению рака (МАИР) в 2001 году подготовило доклад об оценке канцерогенности искусственных минеральных волокон, согласно которому стеклянная (из непрерывного стекловолокна), каменная и шлаковая вата отнесены к группе 3 по степени опасности (для МВ из этих материалов отсутствуют достаточные доказательства канцерогенности для человека, а свидетельства в пользу канцерогенности для животных ограничены). В то же время МВ, изготовленная из огнеупорных керамических волокон и из некоторых видов прерывного стекловолокна, отнесена к группе 2B по степени опасности (для этих типов минеральной ваты существуют обоснованные данные, подтверждающие канцерогенность для животных).

Чтобы понять, из чего же состоит минеральная вата и стекловата, рассмотрим усредненный состав:

Усредненный состав для производства минеральной ваты и стекловаты

Минеральная вата, конечно, не горит, но при высоких температурах, имеет свойство тлеть и выделять те продукты, из которых она состоит. Может минеральная вата не так опасна при горении по сравнению с другими материалами, зато она вредна при долговременной эксплуатации.

Пенополистирол

Высокотемпературная фаза деструкции пенополистирола начинается при температуре +160°С (механохимическая деструкция). С повышением температуры до +200°С начинается фаза термоокислительной деструкции. Свыше +260оС преобладают процессы термической деструкции и деполимеризации. В связи с тем, что теплота полимеризации полистирола и поли-’’’α’’’-метилстирола одни из самых низких среди всех полимеров (71 и 39 кДж/моль соответственно), в процессах их деструкции преобладает деполимеризация до исходного мономера — стирола. А как известно стирол как мономер, очень вреден для человеческого здоровья. Также как и при горении любого полимера будет выделяться углекислый газ и угарный газ. В принципе по сравнению с многими полимерами, пенополистирол не так вреден. Но согласно исследованиям пенополистирол выделяет очень много дыма.

А если учитывать что теплопроводность пенополистирола к примеру с пенополиуретаном выше на 25%, значит его нужно на 25% толще, чтобы достигнуть нужных нормативов при строительстве. Значит он будет выделять еще на 25% больше дыма.

Пенополиуретан

При горении пенополиуретана выделяется вода, углекислый и угарный газы, окись азота, также в зависимости от марки пенополиуретана возможно образование синильной кислоты. Из результатов исследований следует, что основной токсический компонент продуктов сгорания пенополиуретана на всех этапах пожара, и при низких, и при высоких температурах, это угарный газ.

Замечено, что синильная кислота и окись азота, как правило, образуются при сгорании органических соединений, которые содержат азот, таких, как шерсть, кожа, синтетические ткани. Помимо этого, при горении любых органических материалов, выделяется угарный газ. Пенополиуретан, если сравнивать с другими материалами органического происхождения, выделяет токсичные продукты при воздействии более высокой температуры.

Синильная кислота же, при 700°С определяется лишь следами, но, уже при 850°С её концентрация в воздухе возрастает примерно в 28 раз, а при 1000°С — в 50 раз, достигая заметного уровня лишь в этих условиях.

Оценивая пожароопасность пенополиуретана, можно отметить, что этот материал имеет известные преимущества, по сравнению с другими горючими материалами, которые применяются в строительстве.

Первое — из-за небольшой плотности, количество горящего материала объёмом соответственно меньше. Второе — низкая теплопроводность и присущая ему мелкоячеистая структура будет препятствовать прогреву материала во внутренних слоях, поэтому термическое разложение пенополиуретана происходит лишь в поверхностном слое. Третье — время самостоятельного горения этого материала, весьма мало (менее 10 сек.), а процесса тления после попадания, например, кусочков раскалившегося шлака, капель расплавленного металла, искры и т.д. попросту не происходит.

Критерии выбора безопасного утеплителя

Итак, практически все горит, плавится, а если нет, тогда деструктирует и выделяет различные токсичные вещества. Человечество еще не придумало идеального утеплителя или материала, который не приносит ни какого вреда человеку. Поэтому при выборе утеплителя, надо для себя решить каким основным критериям он должен соответствовать: низкий коэффициент теплопроводности, класс горючести, низкий уровень дымовыделения, приемлемый уровень токсичности и т.д. Критериев множество. Можно вообще не утеплять, тогда придется разориться и сделать очень толстые стены и то это может не помочь. Но, как известно, гореть начинает не утеплитель, а то, что находиться внутри дома, поэтому эта мера не принесет ожидаемой пользы. Вы даже можете посмотреть пожарную статистику и вы не найдете не одного пожара связанного с возгоранием утеплителя. По моему мнению, нужно утепляться, а какими материалами это уже должен определить каждый сам для себя. Если люди так переживают за свой дом, тогда нужно делать хорошую пожарную сигнализацию, а еще лучше устанавливать автоматические системы пожаротушения, которые смогут потушить или задержать пожар до приезда пожарных.

Источник

Как ведет себя пенополистирол при пожаре?

Экологичность и пожарная безопасность

Огромный ассортимент материалов различного вида и происхождения осложняет получение объективной и проверенной информации о каждом из них. Однако выбирая пенополистирол для строительных или бытовых нужд, вы опираетесь не только на результаты отечественных испытаний и исследований, но и на многолетний европейский опыт, который является гарантом безопасности и востребованности пенополистирола.

Статистика Европейской Ассоциации «Association pour la promotion du PSE dans la construction» показала, что 8 из 10 частных домов в Европе утеплены качественным вспененным и формованным полистиролом.

Экологичность пенополистирола подтверждается современными отечественными исследованиями

Доверие к пенополистиролу обусловлено тем, что процесс его производства не задействует токсичных или ядовитых веществ, ограничиваясь пентаном (вещество наименьшего, 4 класса, опасности), гранулами полистирола (при этом содержание самого стирола не превышает 0,002 мг/куб.м.) и обычным паром.

Безопасность пенополистирола для здоровья подтверждается его использованием для пищевой упаковки в соответствии с ГН 2.3.3.972-00.

Многочисленные испытания подтверждают, что современный пенополистирол не содержит ни хлора, ни гидрохлорида, а значит безопасен не только при нормальных условиях эксплуатации, но и при термических реакциях( при нагревании не выделяется фосген,цианиды и синильная кислота). (Протокол № 37-2010 от 02.04.2010 МГУ им. Л.В. Ломоносова, Химический факультет; Протокол исследования состава № 338/10 от 24.03.2010 ФГУП ВНИИМ им. Д.И. Менделеева);

Данные испытаний Московского научно-исследовательского института гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана показывают, что в пробах воздуха в присутствии стеновых панелей со средним слоем из пенополистирольного утеплителя не обнаруживается стирол, что опровергает миф о возможности выделения стирола в воздух (согласно заключению Московского НИИ Гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана № 03/ПМ8).

Экологичность пенополистирола подтверждается международными экологическими аудитами

Международный строительный код (IRC) классифицирует пенополистирол как один из наиболее энергоэффективных и экологически чистых утеплителей

Британский рейтинг BRE* присваивает пенополистиролу высший класс экологичности А+

Пожарная безопаность применения пенополистирола

Что общего между всем известной древесиной, теплым шерстяным свитером и пенополистиролом? Тепло. и горючесть. Как и многие другие бытовые объекты и строительные материалы, пенополистирол, применяемый в качестве теплоизоляции, должен быть корректно использован для того, чтобы обеспечивалась необходимая пожарная безопасность в помещении.

А строительная практика подсказывает ещё несколько правил:

Если все-таки случился пожар, как поведет себя полистирол?

Прежде всего надо помнить, что по статистике почти 100% пожаров начинаются внутри помещения из-за неосторожного обращения с огнем или бытовыми приборами, в то время как теплоизоляция обычно располагается снаружи помещения.

Многочисленные натурные огневые испытания, которые проводят производители пенополистирола в соответствии с ГОСТ, доказывают, что большинство конструкций с пенополистиролом (который по текущей классификации относится к группе горючести Г3, «нормальногорючиие») способны выдерживать от 15 до 40 минут воздействия пламени без обрушения и имеют высший класс пожарной опасности К0 (кА-ноль). Таким образом, остается достаточно времени для эвакуации людей.

Пенополистирол типа ПСБ-С при длительном воздействии пламени на конструкцию теряет форму, становится жидким и буквально стекает внутри строительной системы. Капли качественного полистирола даже не поджигают бумагу.

Доверяя строительные работы пенополистирола и выбирая нужный вид строительного пенополистирола, Вы обеспечиваете безопасность применения этого высокоэффективного материала.

Источник