УДК 691.175:662.61

Текушин Д.В., Рвачёва А.П., Щербань О.А.

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

Анализ опасности продуктов горения полимерных строительных материалов

Оценка опасности отравления продуктами горения полимерных строительных материалов (ПСМ) при пожарах является чрезвычайно актуальной, в связи с тем, что последнее время отделка помещений полимерными и синтетическими материалами наиболее распространена в современном строительстве.

Среди ПСМ выделяют отделочные и конструкционно-отделочные материалы (полистирольные плитки, ПВХ- и ДСП-панели, обои, пленки, керамические плитки, стеклопластики, декоративные поливинилхлоридные рейки и др. ), теплоизоляционные, лакокрасочные и пр. В качестве базовых высокомолекулярных соединений полимеров используются поливинилхлорид, полиметилметакрилат, полиамид, полистирол ударопрочный, политетрафторэтилен, полиэтилен низкой и высокой плотности, полипропилен, поликарбонат, поливинилацетат, полиуретаны и пенополиуретаны эластичные и жесткие, эластомеры, синтетический каучук, компаунды на основе эпоксидиановых, ненасыщенных полиэфирных, пентафталевых, новолачных фенолоформальдегидных и резольных [1].

Большая часть продукций данного типа относится к горючим материалам. Низкий контроль за соответствием подобранных ПСМ, а зачастую незнание их характеристик приводит к таким происшествиям как пожар. Являясь органическими, по своей природе, полимерные материалы, представляют высокий потенциал для его возникновения и распространения.

Горение полимерных материалов это сложное явление, которое включает в себя элементы массо- и теплообмена, газовой динамики, химической кинетики реакций в газовой и конденсированных фазах, а так же на границе их раздела, масштабные и др. факторы [2]. Схема горения полимерных материалов представлена на рисунке 1.

Рис.1. Схема горения полимеров

Специфической особенностью горения полимерных материалов является наличие сложного пространственного распределения температуры и концентраций исходных и промежуточных веществ и продуктов, а также для большинства полимеров (а тем более, полимерных строительных материалов) - наличие огромного числа разнообразных продуктов деструкции как в газовой, так и в конденсированной, предпламенной области. При горении органических полимерных материалов окислителем является кислород воздуха, а горючим - водород и углеродсодержащие газообразные продукты деструкции полимера, которые в результате окисления превращаются в воду и углекислый газ или - при неполном окислении - в угарный газ (отравляющий продукт горения). Кроме того, при воздействии на полимерные материалы огня, выделяются следующие опасные для человека химические соединения: оксиды азота (NO+NO₂), хлорид водорода (HCI), цианид водорода (HCN). Наиболее токсичным из них является НСl. Интенсивное образование и быстрое распространение токсичных газов по помещениям и путям эвакуации происходит уже в начальной стадии пожара (10-20 минут после начала возгорания). Эти газы представляют большую опасность даже при кратковременном вдыхании [3].

При этом необходимо отметить, что возгорание полимерных материалов происходит быстрее многих строительных материалов, при относительно «низких» для пожара температур. Так, например, при температуре выше 230⁰С начинается термическое разложение ПВХ материалов с выделением газообразных продуктов, выход которых увеличивается с повышением температуры, а уже при температуре выше 300 ⁰С они воспламеняются. Пенопласт АРП-2 загорается при температуре 285°C, пенополистирол, входящий в состав большинства теплоизолирующих материалов начинает загораться при температуре 225-345°C. Температура самовоспламенения составляет 450...600 ⁰С. Теплота сгорания равна 14246...18017 кДж/кг. По данным ВНИИПО, у большинства линолеумов пламя довольно быстро распространяется по поверхности материала [4].

В связи с этим распространение пожара происходит большими темпами, в качестве примера можно привести пожар в жилом 25-этажном доме в Красноярске, где площадь возгорания составила 2 тысячи квадратных метров. По данным МЧС, огонь распространился на всю высоту здания, так как дом был обшит сайдингом, а балконы отделаны полиэфирным стеклопластиком.

В помещениях с массовым пребыванием людей, а также в зданиях, где затруднена эвакуация из-за большой площади или этажности, отделочные материалы могут создавать дополнительную угрозу жизни и здоровью людей, вызывая при этом задымление. По данным, приведенным институтом ВНИИПО, нами были обобщены дымообразующие свойства современных полимерных строительных материалов (таблица 1).

Таблица 1. Дымообразующая способность полимерных материалов

Материал	Дымообразующая способность	Материал	Дымообразующая способность
Профили	Высокая	Стеклотекстолит	Умеренная
инолеум безосновный (ТУ-21-29-76-79)	Умеренная	Пенополистирол ПС-1	Высокая
Линолеум на тканевой основе (ГОСТ 7251-77)	Умеренная	Пенополистирол ПС-1+3 % гекса бромэтана+триоксид сурьмы	Высокая
Полиэфирный стеклопластик «Синплекс»	Высокая	Пенополистирол ПС-1+5 % дибром этилдибромциклогексана	Высокая
Полиэфирный стеклопластик - волокнистый листовой (ОСТ 6-11-390-75)	Высокая	Виларес-400 (фенольно-резольный пенопласт)	Малая
		Мипора (жесткий пенопласт)	Высокая

Для сравнения показателей коэффициента дымообразующей способности рассматриваемых ПСМ, представлен график на рисунке 2.

Рис.2. График дымообразующей способности ПСМ

Таким образом, особенность горения ПСМ заключается в следующем:

- возгорание происходит при относительно низких температурах для пожара;

- выделяются опасные токсичные химические соединения;

- высокая задымленность помещений при пожаре.

Гарантию сохранности жизни и здоровья людям, которые будут использовать в отделке полимерные материалы, может обеспечить: оценка пожарной опасности и грамотный выбор строительных материалов, основанный на действующих нормах и стандартах и учитывающий функциональное назначение и индивидуальные особенности здания.

Перспектива развития расширения производств полимерных строительных материалов, их разновидностей ставит задачу профилактических мероприятий по снижению пожарной опасности этих материалов, изобретение негорючих полимерных материалов, изобретение антипиренов для обработки существующих изделий, которые позволят обеспечить соответствие требования пожарной безопасности.

Литература:

1. Смирнов Николай Васильевич. Прогнозирование пожарной опасности строительных материалов : Дис. д-ра техн. наук : 05.26.03 Москва, 2002 273 с. РГБ ОД, 71:06-5/494

2. Справочник по химии полимеров/Ю, С, Липатов, А, Е.Нестеров, Т. М, Гриценко, Р А.Веселовский , Киев Наукова думка, 1971. 536 с.

3. Энциклопедия Полимеров. Ред. коллегия: В. А. Каргин (глав. ред. )[и др. ] Т.1 А–К. М., Сов. Энц. , 1972. 1224 стб.

4. А.Я. Корольченко, Д.А. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х ч. – 2 изд., перераб. и доп.- М.: Асс. «Пожнаука», 2004 .-Ч. I.-713 с; Ч.2-774.