Menu Close

Состав пенополистирол: характеристики и свойства, критерии выбора

Пенополистирол – характеристики, виды, мифы и реальность

В мире не существует утеплителя, о котором спорили бы жарче, чем о пенополистироле. Горючий, токсичный, ненадежный – какие только претензии ему не предъявляют.

Пенополистирол – характеристики, виды.

Но как обстоит дело на самом деле? Насколько он опасен с точки зрения не обывателя, а официально действующих норм и стандартов?

Виды пенополистирола. Химический состав

В зависимости от технологии изготовления, пенополистирол (ППС) подразделяется на несколько видов:

  1. Беспрессовый. Обозначается аббревиатурами EPS (зарубежного производства) или ПСБ (отечественный). Это «обычный» пенополистирол, наиболее часто применяемый для утепления стен. Модифицированный ППС обозначается ПСБ-С, он обладает меньшей пожароопасностью.
  2. Экструзионный (экструдированный). Обозначается аббревиатурой XPS (ЭППС), имеет высокую прочность на сжатие. Применяется для утепления подошвы «шведской» фундаментной плиты, закладывается под бетонные полы или цементно-песчаные стяжки и т.д.
  3. Прессовый (например, ПС-1 или ПС-4).
  4. Автоклавный (включая автоклавно-экструзионный).

Последние два вида широкого распространения не получили. С точки зрения химии ППС состоит из вспененного полистирола. В свою очередь полистирол получают из стирола (химическая формула С8Н8), относящегося по ГОСТ 12.1.007-76 к 3-му классу опасности (умеренно опасный). Характерно, что в зависимости от технологии переработки исходного сырья (стирола), получаемые полистиролы могут быть безопасны – из них делают стаканчики для йогуртов, пищевую посуду и т.п.

Основные характеристики пенополистирола.

К основным характеристикам пенополистиролов относят высокие теплоизоляционные показатели, очень низкую паропроницаемость и близкое к нулевому водопоглащение.

Основные характеристики ППС.

Основные характеристики ППС.

Как и у любого другого материала, теплоизоляционные свойства ППС зависят от его плотности. От неё же зависит водопропускная способность. Гораздо более плотный ЭППС в этом плане превосходит своего более «мягкого» собрата.

Сравнительная таблица характеристик ППС и ЭППС.

Сравнительная таблица характеристик ППС и ЭППС.

Благодаря прочности и «гидрофобности» именно ЭППС лучше всего использовать для утепления цокольной части здания (фундаментов, отмотки, подземной части стен).

Низкая паропроницаемость формирует целый ряд нюансов применения этого утеплителя в помещениях с повышенным влажностным режимом. В помещениях промышленного назначения этот вопрос решается усиленным воздухообменом (вентиляцией), в жилых – установкой окон с функцией щелевого проветривания.

Одним из самых распространенных мифов является применение ППС в качестве звукоизоляции. Базой для этого мифа стали относительно высокие звукоизоляционные свойства минеральной ваты. Так как вата и ППС являются основными конкурентами за потребительский кошелек, обыватель часто рассматривает их почти как равноценные материалы, с той лишь разницей, что минвата не горит и поэтому дороже. На самом деле минераловатные утеплители, кроме более высоких звукоизоляционных свойств и негорючести, отличаются ещё гигроскопичностью (впитывают влагу) и высокой паропроницаемостью.

Биологическая устойчивость и безопасность. Деструкция. Долговечность

ППС и ЭППС не содержат веществ, привлекательных для микроорганизмов, насекомых и грызунов. Тем не менее, на поверхности этих материалов возможно образование плесени, грибка. В теле ППС и ЭППС также могут устраивать норы-проходы мыши и другие грызуны, но в целом эти материалы гораздо менее для них привлекательны, чем натуральные. Таким образом, «несъедобность» пенополистирола, равно как и его «привлекательность» являются мифами.

Деструкция ППС – это процесс химического преобразования его структуры вследствие окислительных процессов. Причиной последних является высокая температура (80 градусов и выше), а также непосредственное воздействие кислорода. Поэтому пенополистирол не применяется для термической изоляции горячих объектов (например, труб отопления) и должен защищаться от воздействия внешней среды (чаще всего – армирующим слоем по сетке). В качестве примера — «Два способа армирования штукатурки при устройстве мокрого фасада по пенополистиролу«.

Средняя долговечность ППС обычно принимается равной 10 — 15 лет. По истечении этого срока пенополистирол становится хрупким, начинается процесс самостоятельного осыпания. Это не значит, что его теплоизоляционные свойства на 16-ый год эксплуатации станут равными нулю. Это значит, что гарантийный срок пригодности составляет 10-15 лет (у разный производителей по-разному).

Примечательно, что для минваты многие производители указывают идентичный срок гарантийной эксплуатации. Защитные мероприятия (например, указанный выше армирующий слой) увеличивают срок пригодности этого материала. Таким образом, ненадежность ППС с точки зрения срока пригодности – очередной миф.

Пожароопасность

Особое внимание следует обратить на то, что ППС относится к сгораемым материалам. Применение сгораемых и особенно горючих материалов жестко регулируется действующими нормативными документами. В первую очередь это Федеральный Закон №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» и СП 4.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара». Понятия «пенополистирол» для этих норм не существует. Правила применения сгораемых и горючих материалов исходят из таких технических характеристик, как группа горючести, токсичность, дымообразование и т.д.

Давайте изучим сертификат на пенополистирол марки ПСБ-С:

Сертификат на пенополистирол модифицированный со сниженной пожароопасностью марки ПСБ-С.

Сертификат на пенополистирол модифицированный со сниженной пожароопасностью марки ПСБ-С.

Группа горючести Г3 (нормально горючий), группа воспламеняемости В2 (умеренно воспламеняемый), дымообразующая способность Д3 (высокая), токсичность Т2 (умеренно опасная).

Применение материалов с такими характеристиками для отделки и/или утепления согласно нормам зависит от ещё одного показателя – класса функциональной пожароопасности. Наиболее жесткие требования среди жилых помещений выдвигаются к многоквартирным домам. В соответствии с разделом 5.2 СП 4.13130.2009 многоквартирные жилые дома относятся к классу Ф1.3. Для него в данном документе отсутствует запрет на применение материалов с показателями Г3, В2, Д3 и Т2. Раздел 7.3 противопожарных требований СНиП 31-01-2003 также не запрещает применение такого материала.

Основные требования в части применения сгораемых и горючих материалов приведены в таблицах 3, 27 и 28 Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Самые жесткие требования предъявляются к перекрытиям. Давайте рассмотрим, каким образом железобетонное несгораемое перекрытие, утепленное пенополистиролом, изменит свои показатели в части пожаробезопасности.

Классы пожарной опасности строительных материалов.

Таблица 3. Классы пожарной опасности строительных материалов.

Таблица 27. Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной опасности строительных материалов.

Область применения декоративно-отделочных, облицовочных материалов и покрытий полов на путях эвакуации.

Таблица 28. Область применения декоративно-отделочных, облицовочных материалов и покрытий полов на путях эвакуации.

Согласно таблице 3 в случае применения материала Г3, В2, Д3, Т3 (по токсичности у нас «запас» — Т2 менее токсичен) получаем класс пожарной опасности строительных конструкций (утепленного перекрытия) КМ4. В соответствии с таблицей 28 этого же документа требуются классы КМ1-КМ3 для перекрытий и потолков (то есть более безопасные, чем КМ4) только для вестибюлей, лестничных клеток, лифтовых холлов, общих коридоров и фойе.

Таким образом, применительно к многоквартирным жилым домам (и не только) запрещено использование сгораемых материалов на путях эвакуации и в местах массового скопления людей. Применение пенополистирола, к примеру, для утепления со стороны общей лестничной клетки примыкающей кухонной стены строго запрещено. Применять материалы группы горючести Г3 в объектах частного строительства нормы совершенно не запрещают, есть лишь ряд ограничений для многоквартирных домов, а также общественных и производственных зданий.

Дополнительно стоит обратить внимание на то, что многие ламинированные материалы (мебельное ДСП, напольные покрытия) зачастую имеют более опасные показатели: Г4 (сильно горючий), В2, Д3, Т3 (высокоопасный по токсичности).

Сертификат на ламинированное ДСП.

Сертификат на ламинированное ДСП.

При расчете пожарной нагрузки такая мебель, в виду её значительно большего веса, чем ППС (если сравнить общий вес пеонополистирола на стенах со средним наполнением мебелью обычной комнаты), формирует значительно большую пожароопасность для человека. При этом в обществе широко распространен миф о крайне высокой опасности ППС на фоне массовой эксплуатации мебели из ещё более опасного ламинированного ДСП. Ещё раз подчеркнем – пожарная опасность формируется не только характеристиками материала, но и его количеством в килограммах. Чем больше вещества сгорело, тем больше опасных веществ образовалось. Общий вес пенополистирольных плит, требуемых для утепления комнаты, оказывается на порядок ниже массы среднего количества мебели в помещении.

Отдельно стоит отметить, что модифицированный ППС марки ПСБ-С обладает длительностью самозатухания всего 4с. То есть загоревшийся пенополистирол при отсутствии прямого воздействия пламени или температуры самовозгорания (более 400 градусов) самостоятельно тухнет через 4 секунды. Мебель из ламинированного ДСП такой характеристикой похвастаться не может.
При покупке пенополистирольных плит требуйте предъявления сертификата и убедитесь в том, что у них группа горючести не хуже Г3 (Г1 или Г2 ещё лучше, их достигают введением антипиренов в состав ППС при его производстве).

Так что в итоге?

В нашей стране отношение к «пенопласту» напоминает «сектантскую религию». Кто-то верит в безопасность этого материала, а кто-то нет, невзирая на все сертификаты, нормы и ГОСТы.

Оценка целесообразности применения ППС (ЭППС) в Вашем жилье, особенно если говорить о внутреннем утеплении, видимо, должна базироваться не только на характеристиках этого материала, но и Вашем отношении к собственному здоровью и экологичности жилища. Сложно понять человека, имеющего длительный стаж курения (к примеру), который категорично возражает против ППС в виду его «неэкологичности» и «пожароопасности». Разумеется, вредная привычка не делает правильным применение в доме потенциально опасных материалов. Но такие риски применения ППС в доме (квартире), как токсичность и пожароопасность имеют несопоставимо более низкий уровень по отношению к сознательному воздействию на организм табачным дымом, вредной пищей на регулярной основе, большим количеством алкоголя и т.д.

Отказ от ППС с точки зрения возможной токсичности выглядит целесообразным только при полноценной заботе о собственном здоровье – от не имения вредных привычек, до здорового питания и не использования в жилых помещениях ламинированого ДСП/МДФ, многих видов пластиков, оргтехники и т.п. Пожалуй, именно в этом и заключается «религия» — если человек не верит в безопасность ППС, вряд ли ему при этом стоит использовать в помещении другие, не менее вредные (а зачастую ещё более опасные) вещества.

что это за материал? Применение и получение гранул, плотность прозрачного и другого полистирола, температура плавления и другие свойства

Различные виды пластмассы радикально изменили наше представление о повседневной жизни – сегодня наш быт уже невозможно представить без тех или иных пластиковых вещей. Однако пластик существует разных видов, и каждая его разновидность отличается собственными специфическими характеристиками, определяющими применение конкретного вещества в тех или иных сферах. Поскольку полистирол является одним из наиболее ходовых на сегодняшний день вариантов пластика, стоит рассмотреть его особенности более пристально.

Что это за материал?

Полистирол представляет собой полимеризованный стирол, то есть является продуктом химической промышленности. Добиться его изготовления можно при помощи различных методов, каждый из которых имеет собственные достоинства и недостатки, а самые популярные мы более подробно рассмотрим в этой статье ниже. При этом в состав полистирола входят только молекулы таких распространенных веществ, как углерод и водород, но делается он из жидкого стирена, а тот, в свою очередь, получают из нефти и каменного угля.

Выглядит полимеризованный стирол как твердое и упругое, бесцветное и даже прозрачное вещество, способное изгибаться, не ломаясь, и обладающее высокой гигроскопичностью.

Впервые полистирол был получен еще на ранних этапах промышленной революции – известно, что в 1839 году его удалось синтезировать в Германии. Другое дело, что его производство в промышленных масштабах началось значительно позже – лишь с 1920 года, да и то в первые десятилетия он применялся не так уж активно. Лишь в годы Второй мировой войны в Штатах им заинтересовались по-настоящему, производя на основе полистирола искусственный каучук, а в СССР промышленное производство этого материала и вовсе было отложено до послевоенных лет.

Нельзя сказать, что современный полистирол полностью соответствует образцам столетней давности – в течение всего этого времени ученые искали способы улучшить свойства материала. Благодаря этому пластик после Второй мировой войны стал куда более прочным, в том числе стал значительно лучше выдерживать удары – это стало возможным благодаря созданию сополимеров стирола, получаемых благодаря еще более сложным химическим процессам.

Свойства

Точные физические характеристики современного полистирола сильно зависят от того, каким способом он был произведен, но в целом, когда говорят о простом полистироле без каких-либо уточнений, имеется в виду материал с вполне конкретными параметрами. Плотность у него не самая высокая (1060 кг/м3), а вот конкретной температуры плавления у материала нет – уже при 60 градусах выше нуля он начинает терять форму, при 105 может самовоспламениться, при нагревании до 200 градусов начинается разрушение его химической структуры.

Молекулярная масса вещества также отнюдь не является конкретной и сильно зависит от методики получения полистирола – она обычно составляет от 50 тысяч до 300 тысяч, хотя эмульсионные варианты иногда демонстрируют и значительно более высокие показатели. Растворимость полистирола значительна в ряде веществ, среди которых его же собственный мономер, а также ацетон, ароматические углеводороды и сложные эфиры.

Ряду растворителей, среди которых простые эфиры, низшие спирты, фенолы и алифатические углеводороды, он не поддается.

Полистирол обладает ярко выраженными диэлектрическими свойствами, которые не меняются вне зависимости от окружающей среды. Этот материал также практически равнодушен к разрушающему воздействию кислот и щелочей, солей, спиртов. Выше мы уже перечислили вещества, которые все-таки могут его растворить, а еще он окисляется, галогенируется, нитруется и сульфируется.

В оригинальном виде, без дополнительного подкрашивания, полистирол (по крайней мере, блочная его разновидность) является не только бесцветным, но и прозрачным. Структура практически не задерживает видимый свет, пропуская 90% его количества, и это позволяет использовать такой материал в изготовлении оптических стекол. При этом ультрафиолет и инфракрасное излучение проходят через полистирольные поверхности не так уверенно.

Если рассматривать свойства полистирола как преимущества, которые делают его таким популярным в различных сферах, в первую очередь стоит выделить следующие немаловажные моменты.

  • Сочетание невысокой стоимости и простоты обработки. При своей цене полистирол можно считать одним из главных двигателей современной цивилизации, учитывая, какие у него свойства. Недаром сегодня так много продукции производится при непосредственном участии этого материала – у него просто толком нет альтернативы.
  • Неплохая химическая стойкость. Большинство веществ, которые могут в быту попасть на полистирольную поверхность, для нее не представляют какой-либо опасности – это отличная новость для производителей, желающих выпускать продукцию, отличающуюся долговечностью. При этом в условиях химической лаборатории, имея под рукой внушительный набор реактивов, растворить полистирол не представляет труда.
  • Токсичность в пределах относительно безопасной. Полистирол выделяет сравнительно мало каких-либо вредных испарений и с экологической точки зрения, с определенными оговорками, считается безвредным. По крайней мере, специалисты не выдвигают никаких ограничений относительно использования полистирольных материалов внутри жилых помещений, и даже посуду из полистирола делать можно.
  • Широкий спектр применения. Благодаря своим качествам, простоте обработки и окрашивания полистирол может быть использован в качестве сырья для производства чего-либо.

При всех преимуществах полистирола есть у него и недостатки, и хотя их не так много, иногда они играют весьма существенную роль.

В первую очередь, любой перегрев для такого пластика опасен, и даже в бытовых условиях еще надо задуматься, где можно использовать полистирол, а где не стоит. Кроме того, для большинства разновидностей материала, кроме ударостойкого, удары представляют существенную опасность, да и в целом общая хрупкость является проблемой.

Сравнение c полипропиленом

Одним из главных конкурентов полистирола является еще один популярный полимер – полипропилен. В некоторых сферах, вроде производства упаковочных материалов, они являются прямыми конкурентами, но разница между двумя материалами довольно существенна. Начать стоит хотя бы с того, что полистирол сложно перерабатывать, и хотя часто можно услышать, что он безопасен, экологи все-таки любят к нему придираться.

Полипропилен также не безгрешен, но к нему вопросов все-таки немного меньше, и переработать его проще. Если же говорить сугубо о физических качествах двух материалов, то полипропилен еще и отличается повышенной гибкостью – там, где полистирол уже ломается или трескается, податливый полипропилен просто гнется. Что касается цены, то полистирол, возможно, давно проиграл бы конкуренцию своему сопернику, но вот более низкая стоимость – тот фактор, который пока держит его на плаву.

Визуально отличить одно от другого не так уж сложно, однако надо знать, на что смотреть. Полистирол кажется более красивым, он глянцевый и блестящий, без дополнительного окрашивания выглядит прозрачным, хотя может иметь характерный холодный оттенок синего. Полипропилен кажется чуть более грязным ввиду своей мутности, светорассеивающий эффект у него намного выше. Различить два материала можно и методом постукивания: полистирол звонкий и при ударах издает характерные щелчки, тогда как полипропилен звучит глухо.

Вреден ли для человека?

Полистирол является одним из наиболее контроверсионных материалов в плане оценки вреда и опасности для здоровья. С одной стороны, он интенсивно используется в человеческих жилищах и даже для производства посуды, что уже наводит на мысль, что это не запрещено. С другой стороны, многочисленные заявления, ставящие экологичность пластика под сомнение, относятся в первую очередь именно к полистиролу. Справедливо будет сказать, что он, не являясь наиболее опасным из существующих материалов, все-таки далеко не может считаться и безопасным – использовать его можно было бы не так активно.

Надо понимать, что стирол, являющийся сырьем для производства полистирола, считается очень токсичным.

Полистирол может выделять не так уж много отравляющих веществ, которые не так уж сильно скажутся на здоровье человека, но это лишь до тех пор, пока вы не контактируете с ним постоянно, и пока он не нагревается. Чем выше температура, тем опаснее соседство с полистирольными изделиями, особенно если начался пожар, и материал горит. Сильнее всего химические испарения нарушают работу печени, но проблемы могут быть даже с сердцем и легкими, а некоторые специалисты считают, что банальное вдыхание паров стирола чревато развитием гепатита.

Надо также понимать, что полистирол полистиролу рознь: для улучшения свойств пластмассы производитель может добавлять в состав материала различные пластификаторы, красители, другие добавки, влияющие на прочность и эластичность.

В некоторых случаях эти добавки могут оказаться даже более опасными, чем сам стирол, а производитель может и не указать данные о дополнительной опасности, чтобы не терять покупателей.

Когда выше мы назвали полистирол сравнительно безопасным, то имелось в виду, что есть и другие, еще более вредные продукты человеческой деятельности, от которых мы все никак не откажемся – например, автомобильные выхлопы. Кроме того, теоретически полистирол можно использовать и почти полностью безопасно – при условии, что знаешь и четко соблюдаешь инструкции, в частности, не способствуя нагреванию материала, а защищая его от этого. Но даже в этом случае не стоит воспринимать полистирол как полностью безопасное вещество, поскольку даже в мире пластика, который в последние годы получает все больше критики, полистирол не является самым безопасным.

Обзор видов

На данный момент для производства полистирола используют несколько способов получения желанного материала, причем по своим свойствам готовый результат не всегда будет одинаковым. Чтобы разобраться, как это работает, рассмотрим каждый из трех популярных способов.

У каждого из таких материалов есть маркировка с характерным обозначением способа получения полистирола.

Эмульсионный

На сегодняшний день этот метод уже во многом устарел и на производстве практически не используется. Принцип действия следующий: сначала стирол очищается от ингибиторов, после чего его соединяют в воде с эмульгаторами (соли жирных и сульфокислот, мыло), а также инициаторами полимеризации – персульфатом калия и двуокисью водорода. При нагреве до 85-95 градусов происходит химическая реакция – постепенный процесс полимеризации, который считается законченным, если количество стирола падает ниже 0,5%.

Получившаяся эмульсия далее коагулируется при помощи раствора обыкновенной поваренной соли и подлежит сушке, в результате которой образуется мелкий гранулированный порошок, каждая гранула которого имеет размер не более 0,1 мм. Хотя полистирол обычно описывается как белый и прозрачный, получить такие характеристики этим методом не удастся – у шариков остается желтоватый оттенок, свидетельствующий о наличии примесей щелочи, устранить которые полностью невозможно.

Хотя метод сегодня непопулярен, именно он обеспечивает получение вещества с максимально возможной молекулярной массой.

Суспензионный

Еще один способ, который уже принято считать устаревшим, хотя он все еще считается пригодным для вторичной переработки полистирола в сополимеры вроде пенополистирола. Для производства нужен подготовленный стирол, а точнее, его суспензия в воде, гидроокиси магния, поливиниловом спирте, полиметакрилате натрия и инициаторах полимеризации. Все это отправляется в реактор, где вещество активно перемешивается с постепенным нагревом вплоть до 130 градусов и повышенным давлением. После этого получившуюся суспензию еще надо подвергнуть обработке на центрифуге, и только после промывки и сушки собранного материала получают полистирол.

Блочный

Данный метод на сегодняшний день считается наиболее востребованным и актуальным, и большую часть полистирола сегодня производят именно этим способом. Обоснование весьма простое: на выходе получается чистый, идеальный по светотехническим параметрам материал, отличающийся стабильностью параметров. При этом использование рассматриваемой технологии и эффективно, и гарантирует практически полное отсутствие отходов производства.

Блочное получение полистирола основано на перемешивании стирола в бензоловой среде в два этапа – сначала при температуре около 90 градусов, а потом с постепенным нагревом от 100 до 220. Производство блоков прекращают на этапе, когда примерно 85% массы стирола превратилось в полистирол. Удаление стирола, не успевшего полимеризоваться, производят при помощи вакуума.

Применение

Полистирол применяется в огромном количестве областей человеческой деятельности и даже используется для изготовления поделок своими руками. В домашних условиях из него делают мелкие сувениры, используя лазерную резку, фрезеровку, окрашивание в любые цвета – от красного до золотого и черного, а в некоторых случаях – и печать по полистирольной поверхности. Широчайшее применение полистирол нашел в строительстве, где из него делают стеновые панели и потолочные плитки, различные перегородки и багеты. В листовом виде этот материал может быть использован также и для отделки фасадов. В конце концов, на основе этого материала производят популярный в последнее время полистиролбетон.

Мебельная отрасль также все активнее использует этот материал, хотя в данный момент он не является конкурентом для древесины и ее производных. Однако там, где влажность высокая, он используется постоянно – например, целиком из него уже сегодня может быть изготовлен душевой поддон. Кроме того, полистирольные гранулы используются как наполнитель в подушках, и для этих целей уже в готовом виде продаются в мешках.

Рядовому обывателю пищевая разновидность полистирола хорошо известна как едва ли не основной материал для изготовления одноразовой посуды. Большинство пластиковых стаканов, столь популярных для разлива прохладительных напитков, на сегодняшний день делаются именно из него. Кроме того, пищевой полистирол интенсивно используется в качестве упаковочного материала благодаря своей дешевизне и сравнительной прочности. Учитывая диэлектрические свойства материала, стоит отметить, что он также нашел широкое применения в электротехнике.

При этом на самом деле вариантов использования изделий из полистирола так много, что перечислить их все просто не представляется возможным.

Как с ним работать?

В быту чаще всего приходится работать с листовым полистиролом, обрабатывать который можно как механически, так и термически. Формовать методом гибки, клеить, резать и сверлить можно как обыкновенную разновидность материала, так и ударопрочную. Для фрагментации листа толщиной менее 2 мм используется обыкновенный лобзик, тогда как более толстые листы получится взять болгаркой либо ручным инструментом. В условиях промышленной мастерской возможна резка лазером. Линия реза получается немного рваной, потому требует последующей обработки – ее проходят сначала напильником, а потом наждаком.

При необходимости проделать в листе отверстие используют дрель, для которой нужно сверло, созданное специально для сверления листового пластика. Если толщина листа невелика, при сверлении он может деформироваться вопреки желанию мастера – избежать такого развития событий можно, подложив под лист деревянный брусок. Формовка листа происходит либо по вакуумной методике, либо нагнетанием воздуха под большим давлением. Обработка любым из обозначенных способов предполагает значительный (до 160-200 градусов) нагрев материала.

Соединение отдельных деталей из полистирола допускается как методом сварки, так и склеиванием. В обоих случаях перед соединением фрагментов поверхности сначала надо старательно обезжирить. Варить надо либо газовым, либо ультразвуковым способом, клеить – полимерными составами на основе цианакрилата или неопрена.

Если говорить о матовом полистироле, то он может подвергаться еще такому виду обработки, как шлифование и полировка. Для этого используется шлифмашина, но ни в коем случае не с абразивным кругом – вместо него берут мягкий круг, на который наносится специальная паста для полировки. Если деталь небольшая, отполировать или зашлифовать ее можно и вручную.

Помимо прочего, на полистирольную поверхность можно наносить любые специальные покрытия от металлического слоя до зеркальной пленки. По ней можно и печатать черным или цветным, любым из известных способов. При этом для защиты получившегося текста или изображения необходимо вскрыть поверхность лаком, ведь полимер не впитывает влагу.

Переработка

В чистом виде полистирол вроде бы и не приносит окружающей среде особого вреда, но в то же время его отходы, как и положено пластику, сохраняются на протяжении огромного периода времени, загрязняя планету. Кроме того, пребывая в природной среде, полимер и его сополимеры могут подвергаться чрезмерному нагреванию, в том числе и горению в пожаре, и вот тогда последствия могут быть куда более страшными. Точно так же нежелателен неконтролируемый контакт полистирольных предметов с веществами, способными растворить материал, иначе не избежать выделения токсичных паров стирола, бензола, толуола, оксида углерода и этилбензола.

Относительным преимуществом материала является то, что его в большинстве случаев можно перерабатывать, утилизируя как непосредственно отходы, так и просто изношенные изделия из него. В качестве методик переработки прибегают к экструзии, прессованию и литью. На выходе получаются изделия, не уступающие по качеству новым, при этом мусор не образуется. Кроме того, в последние годы на основе полистирола делают еще и новый строительный материал – полистиролбетон, который уместен для малоэтажного строительства. К сожалению, огромные объемы отходов полистирола, особенно в бедных странах, просто сжигаются. Такое поведение с пластиковыми отходами крайне отрицательно сказывается на окружающей среде.

В следующем видео рассказано о листовом полистироле и особенностях его применения.

гранулы вспененного пенополистирола 1 мм, шарики и крошка М-15

Гранулированный пенополистирол: технические характеристики и сфера применения

Ускоренное развитие химической промышленности позволило к концу ХХ века создать целый ряд полимерных материалов. Эти непривычные поначалу вещества были быстро оценены по достоинству.

Одним из таких материалов является гранулированный пенополистирол. Он заметно выделяется на фоне иных аналогов, имеет ряд особенностей и достоинств.

Особенности производства

Продукт под таким названием делают из наполняемой газом смеси, базовым компонентом которой является полистирол. В отдельных случаях технологи решают использовать дополнительные компоненты (полидихлорстирол либо полимонохлорстирол) в качестве замены.

Кроме основного действующего вещества на производстве в смесь вводят наполнители, повышающие пластичность, а также добавки, увеличивающие устойчивость к огню. Чтобы появился эффект пены, применяют легко кипящие углеродистые реактивы либо специальные газообразователи.

Гранулы вспененного полистирола имеют белый цвет. Шарики исходного сырья помещают в особый аппарат — предвспениватель. Там за счет корректировки нагрева и давления подаваемого реагента можно задавать те или иные характеристики получаемых листов.

Потом гранулы остужают и сушат. Из сушилки они поступают во временный бункер, представляющий собой полипропиленовый мешок. В этом резервуаре, проницаемом для воздуха, их выдерживают в течение 1-36 часов (время экспозиции определяется величиной фракции).

Далее проводят формовку. В блок-форме на гранулы действует пар в течение 60-180 секунд. Как результат, пенополистирол образует прямоугольные блоки. Важны поддерживаемые в ходе такой обработки температурно-влажностные показатели и давление: от них зависит консистенция готовых товаров. Сформированный блок оставляют остужаться в течение 10-40 минут, для ускорения этого процесса используют вакуумную технику.

Стабилизированные на площадке выдержки конструкции разрезают при помощи еще одной установки, в которой в роли ножей выступают нагретые проволочки.

Разновидности

Есть два основных подвида ее: первичный и повторный. Изначально гранулы полистирола разогревают при помощи:

  • жидкостей;
  • водяного пара;
  • воздуха.

При этом происходит увеличение размеров и преобразование плоской структуры в круглые шарики. Во втором варианте исходным пунктом становится пропуск отходов пенопластовых изделий через дробилки. Столь ровной и комфортной внешней формы добиться получается не всегда. Примерно треть всей вторичной продукции далека от окружности. Но никаких проблем в чисто практическом плане это не создает. Величина крошки колеблется от 0,1 до 0,8 см.

Производители обозначают это различными индексами. Самый малый пенополистирол имеет классификацию М-15, а наиболее крупная фракция указывается маркировкой М-50. Переходные размеры отмечают словом «Лайт» (к примеру, М-35 «Лайт»). В зависимости от величины меняются практические свойства материала, корректируется и его общая стоимость.

Решающее значение при выборе имеют такие параметры, как:

  • насыпная плотность;
  • прочность при сжатии;
  • уровень теплопроводности.

Сфера применения

Гранулированный пенополистирол нашел самое широкое применение в различных областях техники.

Самыми частыми вариантами являются:

  • наполнитель мебели и игрушек;
  • внутренняя теплозащита строительных конструкций;
  • гашение звука в ограждающих элементах;
  • приготовление полистиролбетона;
  • получение строительных смесей с пониженной теплопроводностью;
  • очищение канализационных стоков до санитарно необходимых показателей;
  • улучшение качества сельскохозяйственных земель;
  • рыбная ловля;
  • приготовление своими руками различных декоративных конструкций.

Преимущества и недостатки

Гранулированный пенополистирол обладает целым рядом привлекательных характеристик. Он превосходно удерживает тепло в заданном объеме или мешает его перегреву в летние месяцы. Наряду с этим свойством и гашением звуков гарантируются повышенная прочность и минимальное впитывание влаги в массу. По этим показателям материал далеко обходит признанные утеплители наподобие минеральной и экологической ваты, керамзита. Преимуществами при использовании пенополистирола в качестве утепляющего средства являются быстрый пропуск пара и стойкость к холоду.

Так как пенопластовые шарики насыщают специальными добавками, они полностью соответствуют классу огневой защиты Г1 (тяжело воспламеняемые материалы). При этом тщательно подобранный состав позволяет обеспечить и нулевую степень экологического риска. Все эти преимущества пенополистирола останутся неизменными в нормальных условиях минимум 50 лет. Но именно с «нормальными» условиями чаще всего и возникают проблемы.

Малейшее воздействие растворителей для лакокрасочных материалов, а также ультрафиолетовых лучей на открытом месте способны разрушить пенополистирол.

Информация для выбора и работы

По своим характеристикам пенополистирол М-15 недостаточно хорош для утепления строительных конструкций. Рекомендуется использовать для этой цели материал категории от М-25 и выше. Единственное исключение делается для бытовок, контейнеров и других хозяйственных, вспомогательных построек различного назначения.

Использовать М-15 недопустимо и там, где на материал может воздействовать значительная механическая нагрузка. Предел прочности на изгиб у пластика этой марки составляет не более 70 кПа.

Гранулированный материал с величиной фракции 1, 2 мм и любой другой после сжатия на 10% по стандарту обязан восстанавливаться практически к исходной форме. Предел остаточной деформации после испытаний по стандартной программе не может превышать 2%. Чем плотнее гранулы, тем выше допустимое сжатие, это позволяет подобрать идеальное решение для конкретного случая. Пенополистирол можно использовать для утепления стен и кровельных конструкций. В качестве добавки к бетону рекомендовано его применение для напольной стяжки.

Добавки других вяжущих веществ особо не нужны, их используют только для приготовления полистиролбетона. Окрасить пенополистирол не составляет труда, он хорошо тормозит электрический ток. Потому его можно монтировать вплотную к домашней проводке. Поглощение воды относительно невелико, при этом склеить листы или приклеить их к основанию не составляет труда.

Недопустимо применять этот материал там, где может возникать температура более 200 градусов, она быстро приведет к разрушению конструкций и деталей.

При получении теплого цементного раствора соотношение между пенополистиролом и сухим цементом по объему составляет 1: 1. При приготовлении такой смеси нужно добавлять только воду. Нет никакой необходимости в использовании песка.

Работать с гранулами при строительстве и ремонте нужно аккуратно ввиду их легкого веса. Малейшее движение воздуха приводит к моментальному разлету материала по всему помещению. Потому следует закрывать все окна и двери, нельзя включать вентилятор и кондиционер, не стоит совершать резких движений. При приготовлении не пенополистирол кладут в раствор, а наоборот (раствор добавляют в емкость с гранулами).

Особенностями пенополистирола являются:

  • отсутствие посторонних запахов;
  • исключение токсичных выбросов;
  • обработка без возникновения пыли;
  • устойчивость к пресной и соленой воде, гипсу, спиртам, строительной краске;
  • невосприимчивость к действию битума, удобрений, смазочных масел на основе силикона;
  • невозможность образования грибковых и бактериальных колоний;
  • исключение риска поедания насекомыми.

Сбережение тепла и гашение звука обеспечивается потому, что в гранулах содержится масса микроскопических ячеек с тонкими стенками. Площадь контакта с воздухом оказывается огромной, если сравнивать пенополистирол с другими материалами похожего назначения. Пенополистирол самовозгорается только при 491 градусе тепла, что намного лучше, чем при использовании дерева. Плита, которая 4 секунды не подвергается действию открытого пламени, затухает сама (не поддерживая горение). То, что материал не впитывает воду, позволяет не опасаться разбухания материала.

Чтобы утеплить кафельный, паркетный или дощатый пол, требуется использовать пенополистирольные гранулы плотностью 300 кг на 1 куб. м.

В качестве утепляющей основы для гидроизоляции кровельных конструкций применяют материал плотностью до 200 кг на м³, потому что каждый кг усложняет работу строителей. Полистиролбетонные смеси можно укладывать даже на неровные поверхности, при этом давление на перекрытия возрастает лишь незначительно. Раствор кладут после подготовки основания и очищения его от малейших загрязнений. Внизу должна быть непроницаемая для пара оболочка (чаще всего ставят пленку из полиэтилена высокого давления).

Больше информации о гранулированном пенополистироле вы узнаете из следующего видео.

Пенополистирол — это… Что такое Пенополистирол?

Структура пенополистирола при большом увеличении

Пенополистирол — лёгкий газонаполненный материал класса пенопластмасс на основе полистирола, его производных (полимонохлорстирол, полидихлорстирол) или сополимеров стирола с акрилонитрилом и бутадиеном.[1]

История

В 1831 г. французский химик Бонастр (M.Bonastre) в ходе сухой перегонки стиракса, полученного из бальзама восточного сладкого эквалипта (Liquidambar orientalis) выделил незнакомую бесцветную жидкость легче воды, с характерным сладковатым запахом. По праву первооткрывателя Бонастр назвал новое вещество стиролом (по французски – styréne).[2][3] В 1839 немецкий аптекарь Эдуард Симон (Eduard Simon) пытаясь дистиллировать стирол путём его нагревания на воздухе случайно обнаружил, что тот необратимо превращается в вязкий сироп. Объяснения данному явлению Симон не нашёл, но именно ему приписывают честь получения полистирола — первого высокомолекулярного соединения, синтезированного человеком, хотя на невозможность термической перегонки стирола в том-же году указывал и Сименон (Simenon).[4] В 1845 году стиролом заинтересовались англичанин Блит и немец Гофман, которые установили, что при длительной выдержке даже без доступа кислорода уже при комнатных температурах стирол превращается в желеобразное соединение, названное ими метастиролом. В 1867 году французский химик Марселин Бертло (Marcellin Berthelot) назвал такой процесс уплотнения стирола полимеризацией, а его строение впервые точно установил в 1911-1913 гг. русский ученый И.И.Остромысленский.[5] Первые промышленные полимеры, были получены в условиях, при которых отсутствовали термодинамические ограничения со стороны участвующих реагентов, поэтому полистирол удалось синтезировать примерно за 100 лет до открытия термодинамической теории полимеризации.[6]

Способ получения пенополистирола был впервые запатентован в 1928 г.,[7] а его промышленное производство начато в 1937 г.[8] С тех пор производство пенополистирола неуклонно развивается и совершенствуется. В силу национальных различий формирования химической промышленности в разных странах отдают предпочтения тем или иным способам производства пенополистирола. В настоящий момент пенополистирол производят по следующим основным способам:

  • Прессовый пенополистирол (производится во множестве стран под разными торговыми марками,[9] отечественные аналоги — ПС-1, ПС-4)
  • EPS (Expand Poly Styrene) — беспрессовый пенополистирол (изобретен BASF в 1951 г. выпускается под маркой Styropor®, отечественные аналоги — ПСБ (Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый), ПСБ-С (Пенополистирол Суспензионный Беспрессовый Самозатухающий)
  • XPS (Extrusion Poly Styrene) — Экструзионный пенополистирол (Styrodur® — производитель BASF, отечественные аналоги ЭППС — ПЕНОПЛЭКС, Теплекс, ТЕХНОНИКОЛЬ XPS)
  • Автоклавный пенополистирол (STYROFOAM® — производитель The Dow Chemical Company (США), отечественных аналогов нет)
  • Автоклавно-экструзионный пенополистирол[10] (отечественных аналогов нет)

По своим физико-механическим и эксплуатационным свойствам все эти разновидности пенополистирола настолько различны, что имеет смысл говорить о совершенно самостоятельных разновидностях ячеистых пластмасс, хоть и изготовленных из одного исходного полимера — полистирола.

В СССР было широко развито производство пенополистирола. В 1939 г. начато промышленное производство пенополистирола по прессовому методу (ПС-1).[11] в 1958 г. освоено производство беспрессового пенополистирола (ПСБ)[12] В 1946 г. советскими учеными под руководством А.Ан. Берлина разработана технология двухстадийного способа производства прессового пенополистирола (ПС-2, ПС-4), внедренная в 1953 г. на Владимирском химическом заводе.[13]

В 1961 в СССР была освоена технология производства самозатухающего пенополистирола (ПСБ-С).[14] Для строительных целей пенополистирол марки ПСБ начали выпускать в 1959 г. на мытищинском комбинате «Стройпластмасс».

Строительство

Применение вспененного пенополистирола в строительстве регламентирует ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия»[15], который предписывает использовать вспененный пенополистирол «в качестве среднего слоя строительной ограждающей конструкции».

Утепление фасада по кирпичу. Один из самых распространённых методов наружного утепления в Германии (более 200 млн.кв.м. утеплены таким способом).

В течение более чем 40 лет вспененный пенополистирол активно применяется при утеплении фасадов как часть фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружным штукатурным слоем (сокр. СФТК (рус.), ETICS (англ.), WDVS (нем.). Применение таких систем изначально получило широкое распространение в Германии, Австрии, Польше и Италии, где такие системы позволили существенно снизить энергозатраты на отопление зданий. Мартин Берниггер, архитектор Sunpor Kunstoff GmBH: «Если раньше мы тратили 180 киловатт энергии, то теперь около 50»[16]. Фасадные системы с пенополистиролом сертифицированы и выпускаются известными строительными компаниями: KNAUF, STO, Baumit, Saint-Gobain и др.

Качественный пенополистирол типа ПСБ. В изломе — многогранники одинакового размера прочно соединённые друг с другом, местами разлом проходит по плоскости сечения многогранника. Некачественный пенополистирол типа ПСБ. В изломе — округлые шарики разного размера. Разлом идет по зоне контакта между ними.

Широко применяется в качестве термоизоляции (теплопроводность 0,04 Вт/(м•K)) и шумоизоляции в строительстве, приборостроении, в качестве промышленной и потребительской упаковки.
Применяется в качестве термоизоляции почти во всех бытовых холодильниках, кроме холодильников с термоизоляцией из пенополиуретана.

Применение пенополистирола для теплоизоляции пола

В последнее время широкое распространение получили покрытия кровли из стального профилированного настила с утеплителем из пенополистирола, при этом применение сгораемого утеплителя (пенополистирола и плитного полиуретана) в конструкции кровли запрещено.[17] В настоящее время ряд конструкций кровель по профилированному листу, а также по бетонному основанию с комбинированным утеплителем, успешно прошли огневые испытания в ВНИИПО и получили класс пожарной опасности К0.[18]

Использование пенополистирола в плоской кровле по профлисту. Класс пожарной опасности К0 Применение пенополистирола в плоской кровле по ж/б основанию. Класс пожарной опасности К0

Начальник управления технической политики Департамента капитального ремонта города Москвы Петр Туркин[19]:

Пенополистирол имеет ряд преимуществ по сравнению с той же минеральной ватой. Он эффективнее по теплоизоляционным свойствам, имеет более низкий вес (и соответственно даёт меньшую нагрузку на фундамент строения). По долговечности материал не уступает другим утеплителям, его срок службы около 50 лет. Кроме того, система утепления пенополистиролом прошла натурные огневые испытания и получила подтверждение высшего класса пожарной безопасности.

Применение пенополистирола в фасадном утеплении

По результатам пожарно-технических испытаний разработчики систем утепления, использующие пенополистирол, получают соответствующие разрешительные документы на право эксклюзивного использования своих систем утепления. До разработки и утверждения нормативных документов, содержащих правила их безопасного применения, использование в строительстве систем наружного утепления, не прошедших натурных огневых испытаний, не допускается. Таким образом, все использующиеся в настоящее время системы фасадного утепления прошли необходимые испытания и были признаны надзорными органами безопасными.[20]

На Украине, как и в большинстве стран, в фасадных навесных конструкциях «мокрого типа» пенополистирол надлежит в обязательном порядке закрывать защитным штукатурным слоем толщиной 30-50 мм по стальной сетке. При нарушении целостности штукатурного слоя эксплуатация таких зданий приостанавливается.[21]

Беларусь, начиная уже с 2002 г.,[22] при разработке всех своих систем теплоизоляции ориентируясь на европейские законодательные документы,[23] к настоящему времени приняла свой национальный стандарт,[24] идентичный европейскому. Украина также испытывает свои системы в соответствии с европейскими стандартами.[25]

Системы утепления с использованием пенополистирола предполагают обязательное выполнение комплекса работ в 13-18 технологических этапов, разработкой и описанием которых занимаются авторы-разработчики фасадных систем, которые также составляют список рекомендуемых к применению материалов, которые, однако, почти всегда могут быть заменены на аналогичные по свойствам без снижения качества конструкции.

Устройство подобных фасадных систем рекомендуется выполнять силами специально обученных работников, для чего большинство производителей организуют для строителей бесплатные тренинги и семинары.[26]

[27]

В результате накопленного опыта в Германии работы по монтажу всех лёгких штукатурных фасадов, в том числе с применением пенополистирола, разрешены при положительных температурах (не менее 5°С).[28].

При этом по данным Института Строительной Физики Фраунгофера, (г. Хольцкирхен, Германия), опубликованным в журнале Architectura 5 (1),2006 (11-24), с начала 1960х годов, более 500 миллионов квадратных метров штукатурных фасадных систем «мокрого типа» было использовано для теплоизоляции зданий в Германии. С 1975 года состояние утеплённых пенополистиролом фасадов регулярно проверялось: «Возраст проверяемых единых теплоизоляционных систем колеблется от 19 до 35 лет. Теплоизоляционные системы старше 20 лет ремонтировались окраской, некоторые дважды. В течение первой проверки в 1975 году половину зданий можно отнести к группам 2 и 3 (от незначительных до существенных недостатков). Напротив, в ходе последних проверок в конце 2004 года было выявлено, что после ремонта все здания находятся в группе 1 (без недостатков). Ремонт в основном заключался в новой покраске. Состояние фасадов, таким образом, со временем улучшилось. Это можно объяснить тем, что в фасадных системах начала 70-х годов техника исполнения не во всех случаях была оптимальной и поэтому возникшие недостатки были устранены последующими ремонтными работами».

В целом, в Европе, где требования пожарной безопасности находятся на уровне не ниже российского, потребление вспененного полистирола в 10 раз превышает российское. В странах Евросоюза ежегодное потребление изделий из ПСВ на душу населения составляет 5 кг, и это позволяет экономить до 60-70 % используемого тепла и энергии[29].

Упаковка

Вспененный пенополистирол применяется как материал для изготовления тар и одноразовой посуды. Для правильного и длительного хранения и транспортировки морепродуктов, мяса, овощей и фруктов в состоянии исходной свежести, необходимо использовать изотермическую упаковку.

Потребление пенополистирола в мире

Сегодня вспененные полимерные материалы занимают обширный сегмент на мировом рынке пластмасс, они занимают до 10 % от совокупного объёма потребления полимерных смол. В настоящее время мировой рынок пеноматериалов продолжает активно развиваться. При этом полистирол является здесь одним из самых популярных пенопластиков после полиуретана. На его долю приходится четверть мирового спроса — 25 %[30].

Потребление пенополистирола в Западной Европе

Крупнейшими регионами потребления строительного пенополистирола являются США и Западная Европа (Франция, Италия, Германия, Польша).

По данным Sinergy Consulting на конец 2010 года[31], в Западной Европе вспененный пенополистирол среди других теплоизоляционных материалов занимает нишу в 26,5 %. К 2012 году Sinergy Consulting прогнозируют рост до 27 %.

По данным этого же исследования, среди стран Западной Европы, лидером потребления стабильно является Германия (потребляя 48 % всего полистирола), на втором месте — Франция (27,9 %). Необходимо также заметить, что в Германии вспененный пенополистирол стабильно является приоритетным материалом для теплоизоляции зданий, покрывая 87 % всех теплоизоляционных нужд этой развитой европейской страны (минеральная вата используется лишь в 12 % случаев)[32].

По данным Ассоциации PROMO PSE (Франция), 8 из 10 частных домов утеплены качественным вспененным и формованным пенополистиролом.[33]. Это не обязательно подразумевает использование только вспененного пенополистирола, но также может означать успешное комбинирование разных теплоизоляционных материалов с вспененным пенополистиролом.

Данные об итальянском рынке теплоизоляционных материалов предоставляет Ассоциация Associazione Italiana Polistirolo Espanso (AIPE)[34], согласно которым вспененный полистирол занимает нишу в 44 %, экструдированный пенополистирол (XPS) — 24 %, минеральная вата — 25 %, ППУ — 7 %.

Крупнейшими производителями вспенивающегося полистирола в Европе можно назвать следующие компании (в порядке убывания): BASF, Nova Chemicals, Polimeri Europa, Styrochem[35]. Компания BASF является лидером на Европейском рынке. Производственные мощности производителя расположены в Германии (Ludwigshafen) и составляют 450 тыс. тонн в год. Отдельно стоит отметить компанию Nova Chemicals. Ей принадлежит завод по производству вспенивающегося полистирола и два завода по производству полистирола в Голландии. Также два завода по производству вспенивающегося полистирола во Франции и по одному заводу по производству полистирола и вспенивающегося полистирола в Великобритании. Кроме того, 2004 году Nova Chemicals и BP — Innovene образовали между собой СП под общим названием Nova Innovene. Предприятие начало свою производственную деятельность с 1 октября 2005 года. Теперь в компанию входят семь предприятий на территории Европы с мощностью производства 720 тыс. тонн в год полистирола и 415 тыс. тонн в год вспенивающегося полистирола.

Третье место в тройке лидеров принадлежит итальянской Polimeri Europa. Компания имеет завод в Италии и в Бельгии, мощностью по 35 тыс. тонн, а также завод в Венгрии, мощностью 40 тыс.тонн. Кроме лидирующих предприятий на рынке Европы присутствует ещё до 30 заводов по всей территории. Совокупные мощности существующих производителей задействованы не полностью и функционируют на 84 %.

В Америке работает более 60 производителей вспененного полистирола, среди которых крупнейшим является «Nova Chemicals» с объёмом производства 170 тыс. тонн. Другим крупным производителем является BASF. Мощность завода в Altamira, Мексика составляет 165 тыс. тонн.[35]

Потребление пенополистирола в Восточной Европе

По данным Synthos Chemical Innovations на 2009 года, Польша лидировала в потреблении пенополистирола на душу населения с показателем 5,3 кг/1 чел. При этом, по данным Netherlands Institute for Safety «Nibra», в рейтинге, составленном по количеству погибших от пожаров людей на миллион человек в год, Польша занимает 13-е место, опережая по безопасности Бельгию, Данию, Ирландию и Финляндию.[36][37]

Таким образом, наиболее развитые страны Западной и Восточной Европы являются самыми активными потребителями вспененного пенополистирола, демонстрируя при этом возможность успешного использования энергоэффективных технологий и поддержания высокой пожарной безопасности конструкций. Доля утеплителей в теплоизиоляционнных системах Германии в 2008 году достигла 87 % (минвата — 12 %)[36]

Свойства

Теплопроводность и энергоэффективность

Теплопроводность — одно из ключевых свойств теплоизоляционных материалов. Хорошие показатели теплопроводности позволяют сократить толщину утеплителя, необходимую для обеспечения нужного уровня тепла, а значит, и затраты на сам материал.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области).

Материал стены Коэф. теплопроводн. Требуемая толщина в метрах
Вспененный пенополистирол 0,039 0,12
Минеральная вата 0,041 0,13
Железобетон 1,7 5,33
Кладка из силикатного полнотелого кирпича 0,76 2,38
Кладка из дырчатого кирпича 0,5 1,57
Клееный деревянный брус 0,16 0,5
Керамзитобетон 0,47 1,48
Газосиликат D500 0,12 0,385
Пенобетон D600 0,14 0,45
Шлакобетон 0,6 1,88

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14. 2. Толщина однородного материала d = Rreq * l (l — коэффициент теплопроводности материала)[38].

Влагостойкость

Панель из EPS типа I согласно стандарту CAN/CGSB 51.20 M87 может абсорбировать максимум 6 % влаги. При таком количестве воды она, тем не менее, сохраняет 92 % от своего первоначального значения R[39].

В рамках глобальной программы оценки методов изоляции фундаментов, закладываемых ниже уровня грунта, Канадская ассоциация строителей жилых зданий разработала методику испытания, позволяющую определить влияния на вспененный пенополистирол, обусловленные воздействием циклов замораживания и размораживания. Пенополистирол, расплавленный надлежащим образом, был подвергнут 50 циклам замораживания/размораживания в 4%-ном растворе хлорида натрия. Раствор соли обеспечивал жёсткие условия испытания. Результаты после 50 циклов замораживания/размораживания не выявили никакого влияния ни на ячеистую структуру вспененного пенополистирола, ни на целостность её структуры.[39] Такое использование в Северной Америке и в Европе в течение многих лет подтверждает, что циклы замораживания/размораживания очень слабо влияют на структуру качественного пенополистирола.

Химическая и биологическая нейтральность

В США Ассоциация переработчиков пенополистирола (EPSMA) в 2004 году спонсировала испытательную программу по исследованию возможности образования плесени на пенополистироле. Испытательная лаборатория компании SGS провела исследования в соответствии с национальным стандартом ASTM C1338 «Метод определения сопротивлению образования плесени теплоизоляционных и облицовочных материалов». Испытательные образцы из пенополистирола были подвергнуты тесту на пять различных типов плесени, для проверки их на рост плесени. Результаты показывали, что в идеальных для роста плесени лабораторных условиях, грибы не росли и плесень не образовывалась.[40]

Долговечность пенополистирола

Долговечность службы высококачественного пенополистирола подтверждена различными испытаниями. Так, в рамках научно-исследовательской работы Шведского королевского технологического института, результаты которой были опубликованы в 1999 г.,определялись минимальные сроки службы строительных материалов в конструкциях зданий. Минимальный срок службы пенополистирола был определён в 60 лет.[41].

В России в настоящее время не существует утверждённого стандарта, регламентирующего требования к долговечности, и испытания проводятся по методике разработанной Научно-исследовательским институтом строительной физики РААСН. В 2001 г. в испытательной лаборатории теплофизических и акустических измерений НИИСФ проведены исследования на долговечность образцов пенополистирола из сырья компании BASF. Образцы подвергались цикличным температурно-влажностным воздействиям в климатической камере КТК-800. По этой методике один цикл, включающий двукратное понижение температуры до −40оС, чередующееся с нагревом образцов до + 40оС и последующей выдержкой в воде, эквивалентен по температурно-влажностному воздействию 1 усл. году эксплуатации теплоизоляционного материала в многослойной ограждающей конструкции. Всего проведено 80 циклов испытаний образцов пенополистирольных плит. Полученные результаты позволили сделать заключение, что изделия из пенополистирола успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкциях с амплитудой температурных воздействий ±40оС. Проведение испытаний было остановлено по экономическим причинам, а не по причине значительного ухудшения свойств материала. Таким образом, по результатам российских испытаний, долговечность материала составила не менее 80 лет[42].

Аспекты экологической безопасности использования пенополистирола

Хотя в российском обществе ведутся споры относительно экологической безопасности пенополистирола, известно, что за более чем 50 лет применения вспененного пенополистирола и стиролосодержащих материалов в мире не были выявлены подтвержденные корреляции между его использованием и нарушениями репродуктивных и иных функций у людей (Lemasters et al., 1985, Kolstad et al., 1999, Kolstad et al., 2000).

Кроме того, Международный строительный код (IRC) классифицирует пенополистирол как один из наиболее энергоэффективных и экологически чистых утеплителей. Что также подтверждается исследованиями Американских специалистов, пришедших к выводу о безопасности SIP-технологий с использование пенополистирола.[43]

Согласно гиду по экологичности строительных материалов «Building materials and the envirnoment» (авторы Джоан Денисон и Крис Халиган)[44] с точки зрения экологичности свойства пенополистирола соотносятся со свойствами других видов теплоизоляции следующим образом:

Материал Происхождение Энергия, потребляемая для производства (МДЖ/кг) Теплопроводность (Вт/м•К) Зелёный рейтинг BRE* комментарии
Овечья шерсть Овцеводство 20.90 0.036-0.040 A пропитывается химическими антипиренами; возобновляемый
пеностекло переработка стекла 27.00 0.042 от A+ до C рейтинг зависит от прочности;поддается рециклингу; высокая прочность на сжатие
Стекловата на 30-60 % процентов из промышленных отходов 28.00 0.032-0.040 от A+ до A рейтинг зависит от прочности; потенциально поддается рециклингу;высокий процент вторично переработанных веществ; связующие могут быть токсичными; раздражитель
Каменная вата до 23 % промышленных отходов 16.80 0.036 от A+ до C рейтинг зависит от прочности; потенциально поддается рециклингу;связующие могут быть токсичными; раздражитель; в процессе производства выделяются токсичные вещества;
Пенополистирол Нефтепродукты 88.60 0.039 A+ продукт нефтепереработки; энергозатратен; антипирены могут быть токсичными; потенциально поддается рециклингу;высокая прочность на сжатие; водостойкий;не биоразлагаемый;
Экструдированный пенополистирол Нефтепродукты 109.20 0.032 E чрезвычайно энергозатратен;продукт нефтепереработки;антипирены могут быть токсичными;потенциально поддается рециклингу;высокая прочность на сжатие;водостойкий;не биоразлагаемый; эмиссии могут разрушать озоновый слой

Зелёный рейтинг BRE — метод анализа ряда фактов влияния на экологию и человека, который классифицирует все материалы по шкале от А до E,где А — наилучший показатель безопасности и дружественности к окружающей среде, а E — наихудший показатель.[45]

Удобство монтажа

Пенополистирол — лёгкий, прочный и не хрупкий материал. Резка пенополистирола возможна без использования специальных режущих инструментов и позволяет применять простые средства, такие как нож или ручная пила. Обращение с материалом не представляет опасности для здоровья во время транспортировки, монтажа, использования и демонтажа, поскольку он не радиоактивен, не содержит опасных волокон или других веществ. Пенополистирол может обрабатываться и резаться не вызывая раздражения, экземы или раздражения кожи, дыхательных путей и глаз. Это означает, что дыхательные маски, защитные очки, защитная одежда и перчатки не требуются для того, чтобы работать с пенополистиролом. Цемент, известь, гипс, ангидрит и растворы, модифицированные полимерными дисперсиями, не оказывают негативного эффекта на пенополистирол. Все это делает пенополистирол полностью безопасным и практичным при использовании в гражданском, промышленном и транспортном строительстве.[46]Монтаж пенополистирольных плит простой процесс и доступен практически каждому человеку[47]

Взаимодействие с растворителями

Растворимость пенополистирола в технических жидкостях в первую очередь обусловливается химической природой исходного полимера. Пенополистирол хорошо растворяется в исходном мономере (стирол), в ароматических (бензол, толуол, ксилол) и хлорированных углеводородах (дихлорэтан, четыреххлористый углерод), сложных эфирах, кетонах (ацетон), сероуглероде. В низших спиртах, низкомолекулярных алифатических углеводородах, простых эфирах, фенолах и воде пенополистирол нерастворим.[48][49]

Особые свойства вспененного полистирола

Пенополистирол — типичный представитель поро- и пенопластов, поэтому его физико-механические и теплофизические характеристики ничем существенно не отличаются от остальных ячеистых пластмасс.[50]

Но в силу ячеистой природы (обуславливающей высокую удельную поверхность, присущую всем вспененным пластмассам)[51] низкая теплостойкость стирола полимеров объясняет особенности окислительной, термоокислительной и термической деструкции,[52] а также горения пенополистирола что обуславливает особенности его применения, а также накладывает ряд ограничений на его использование (обязательная детоксикация пенополистирола перед его применением в составе полистиролбетона,[53] запрет на трехслойные ограждающие конструкции в некоторых регионах[54][55]).

Современный пенополистирол, применяемый в строительстве, производится по технологиям, предусматривающим применение специальных химических добавок: стабилизирующих, термостабилизирующих и антипиренов. Эти добавки значительно увеличивают стойкость полистирола к окислительной, термоокислительной и термической деструкции. При необходимости в пенополистирол может быть добавлена добавка, увеличивающая его стойкость к солнечному свету, вернее его ультрафиолетовой составляющей. Как правило, такая добавка не применяется, поскольку пенополистирол находится в составе конструкции и защищен от воздействия негативных факторов.

Деструкция пенополистирола

Неизбежность деструкции (лат. destructio — разрушение) полистирола обусловлена самой сущностью полимеризационных пластмасс. Под воздействием внешних факторов (тепло, свет, радиация, механические и биологическое воздействие и т. д.) у всех полимеров, в том числе и у полистирола происходят разрушения макромолекул (отщепление микрорадикалов и деполимеризация) в результате чего изменяются химико-физические и эксплуатационные свойства.[56][57] Деструкция пенополистирола существенным образом отлична от деструкции полистирола. В первую очередь это обусловлено развитой наружной поверхностью, характерной для всех вспененных пластмасс.[58]

В 1948 г. с развитием физико-химии полимеров начались детальные исследования в области термодинамики полимеризационных процессов, результатом которых стало открытие равновесного состояния системы «полимер — мономер».[59]

О равновесном состоянии системы «полистирол — стирол» впервые высказал предположение Тобольский («Arthur V. Tobolsky — профессор Принстонского университете, представитель широко известной в США и мире научной школы, разрабатывающий проблемы физики и химии полимеров»). Он же, с учениками, в 1957—1960 гг. вывел подробную математическую интерпретацию этого процесса для разных видов полимеров. В частности для полистирола, согласно предложенной им классификации, справедливо математическое обоснование типа «III-а»[60] которое в упрощенном схематическом виде принято записывать так:

Пi=Пi-1+С

В той или иной форме эту формулу «„полимеризационно-деполимеризационного равновесия“» приводят как каноническую все основоположники химии высокомолекулярных соединений — Савада («Япония»),[61] Берлин,[59][62] Гордон,[63] Эммануэль[64] («СССР»), Кауш («Великобритания»),[65] Фойгт («Германия»).[66] Согласно этой формулы совместное существование системы «мономер-полимер» возможно только до некой предельной температуры Тпред, выше которой существование полимера термодинамически запрещено («для стирола Тпред=310 ˚С[67]») Ниже Тпред термодинамическое равновесие системы «полимер — мономер» регламентируется балансом внешних физических воздействий системы «температура — парциальное давление мономера над поверхностью полимера». При отводе мономера равновесие системы нарушается и начинается процесс деполимеризации, так как термодинамические законы существования Вселенной стремятся восполнить баланс. И если отвод мономера постоянен — процесс деполимеризации остановится только по исчерпанию запаса полимера. Иными словами — из условий полимеризационно-деполимеризационного равновесия полистирола, при температуре выше равновесной, или при концентрации мономера ниже равновесной термодинамически возможны процессы деполимеризации.[62]

Для наглядной иллюстрации полимеризационно-деполимеризационного равновесия очень часто привлекают аналогию равновесия системы «вода (лед)-водяной пар», которое от температуры абсолютного нуля и до температуры Тпред (+100 ˚С при атмосферном давлении) всегда существуют совместно.

Помимо теоретического обоснования, равновесность системы «полистирол — стирол», обусловленную одновременностью течения реакции полимеризации стирола и деполимеризации полистирола доказана также и экспериментально.[68]

Низкотемпературная деструкция пенополистирола

Термодинамические условия эксплуатации полимерных материалов всегда невыгодны с точки зрения устойчивости и сопровождаются процессом хоть и медленной, но неуклонной их деструкции.[59] Полистирол существует в равновесном состоянии со своим мономером, образуя систему «стирол-полистирол», описываемую теорией термодинамики полимеризационных процессов (основы которой в1948 г. были заложены исследованиями стирола и α-метилстирола, которые оказались очень удобными объектами для изучения всего класса равновесных полимеризационных систем),[6] которая утверждает, что константа полимеризационно-деполимеризационного равновесия зависит только от равновесной концентрации мономера.[67] Поэтому в полимеризационных пластмассах в том числе и в полистироле всегда присутствует некоторое количество мономера (стирола), равновесная концентрация которого определяется термодинамическими характеристиками системы, а поэтому не зависит от механизма процесса.[67]

Но сама по себе термодинамическая возможность протекания какого-либо процесса (в данном случае деструкции) ещё не обусловливает определённых скоростей его протекания и, в свою очередь, регламентируется или температурой или объёмом протекания реакции.[59] Для полистирола в форме плотных изделий, регламентирующим началом деструкции выступает температурный фактор. При более низких температурах его деструкция теоретически хотя и возможна в соответствии с законами термодинамики полимеризационных процессов, но из-за чрезвычайно низкой газопроницаемостью полистирола[69] парциальное давление мономера имеет возможность изменяться только на наружной поверхности изделия. Соответственно ниже Тпред = 310 ˚С деполимеризация полистирола происходит только с поверхности изделия,[59] и ею можно пренебречь для целей практического применения.

Для пенопополистирола на первый план выступает тот факт, что это не плотное изделие из полистирола, а набор ячеек площадью 0,06 — 2,5 мм2 с толщиной стенок от 3 микрон.[70] Поэтому пенополистирол следует рассматривать как особое физическое состояние полистирола в форме совокупности тонких пленок (волокон), для которых вероятность контакта с внешней средой в несколько миллионов раз больше, чем для плотного изделия из полистирола. Процессы полимеризации и деполимеризации идут одновременно, но имеют свои особенности для тонких (пленочных) и толстых образцов. В толстом образце деполимеризовавшаяся молекула имеет больше шансов снова полимеризоваться, чем в тонком. Кроме того, в случае достаточно большой удельной поверхности раздела между полимером и газовой фазой (полимер в состоянии тонкоизмельчённого порошка или тонкой пленки) становится справедливо так называемое «псевдоравновесное» состояние, описываемое термодинамическими параметрами «полимеризационно-деполимеризационного» равновесия.[63] Поэтому деструкция тонких образцов (пленок) имеет свои четко обозначенные особенности.[71]

Окисление полистирола (и превращение его алкильных микрорадикалов в перекисные) в толстых, массивных образцах лимитируется кислородом, растворенном в самом полимере (в результате микродиффузии). В тонких образцах (пленках) превалирует окисление, инспирированное кислородом, диффундирующим в полимер извне, в результате градиента его концентраций в атмосферном воздухе и в полимере (макродиффузия). Поэтому в пленках полистирола толщиной 25 мкм, к примеру, реакция его окисления идет в 1.7 — 6.7 раза быстрее, чем в толстых образцах.[64] Окислительные процессы в полистироле пространственно локализуются в очагах — «микрореакторах» потому что именно в этих местах при прочих равных условиях растворяется в 5 — 6 раз больше кислорода, чем в бездефектных областях.[64] Физико-химические воздействия жидких или газообразных сред, химически активных по отношению к полистиролу, вызывает набухание поверхностного слоя. В случае тонких пленок полистирола, такое набухание предопределяет практически мгновенное формирование микротрещин и каверн.[65] В свете вышесказанного современная наука о полимерах четко разделяет деструкцию полимеров в зависимости от толщины образцов, называя для так называемых «тонких» образцов (с толщинами менее 0.1 мм) главной причиной снижения эксплуатационной долговечности — окисление, так как разрушение всего 0,1 % углеродных связей приводит к многократному снижению молекулярной массы полимера, что ухудшает эксплуатационных характеристик на десятки процентов.[71]

При деструкции полистирола, в результате внутримолекулярного замещения с последующим распадом макрорадикалов, образуются низкомолекулярные вещества разнообразного состава — толуол, этилбензол, изопропилбензол, кумол.[64] Поэтому при санитарно-химических исследования пенополистирола нормативные документы[72] в обязательном порядке предписывают осуществлять его проверку на выделения стирола, α-метилстирола, бензола, толуола, этилбензола, кумола, метанола и формальдегида.

Низкотемпературная деструкция пенополистирола

Вопрос о низкотемпературной деструкции современного пенополистирола до конца не исследован. Доподлинно известно, что в 1960—1970х годах в СССР проводились замеры, показавшие превышение ПДК по стиролу, однако это было связано с несовершенством химического производства. По причине использования несовершенных технологий в полученном полистироле оставалась значительная концентрация мономера, которая не извлекалась из материала при дальнейшей обработке[73]. Современные разработки в области химической промышленности позволили решить эту проблему, и произведенный по современным технологиям пенополистирол не содержит остаточного мономера, что исключает превышение ПДК стирола при нормальных условиях эксплуатации.[источник не указан 512 дней]

Однако, стоит учитывать, что в связи с несовершенством систем контроля производства и продажи строительной продукции, на современных строительных рынках до сих пор можно приобрести контрафактную продукцию, которая может нанести вред здоровью человека.[74].

Более того, необходимо иметь в виду, что стирол естественным образом содержится в кофе, корице, клубнике и сырах.[75]

Таким образом, основные опасения, связанные с особой токсичностью стирола (мутагенность, канцерогенность, репродуктивная токсичность), якобы выделяющегося при использовании пенополистирола, не подтверждаются.[источник не указан 512 дней]

Высокотемпературная деструкция пенополистирола

Высокотемпературная фаза деструкции пенополистирола хорошо и обстоятельно исследована. Она начинается при температуре +160°С (механохимическая деструкция). С повышением температуры до +200°С начинается фаза термоокислительной деструкции. Выше +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.[52][76][77][78]

Пожароопасные свойства

Пенополистирол различных марок относится к группам горючести Г3 (нормальногорючий) — Г4 (сильногорючий). В Европе пенополистирол также относится к горючему классу строительных материалов — «Class E»[79]. Относится к синтетическим полимерам. Синтетические полимеры (как и природные, например, древесина) характеризуются горючестью. Учитывая это свойство, нормативные документы обязывают использовать пенополистирол только «в качестве среднего слоя строительной ограждающей конструкции». При таком подходе, возможность воспламенения материала исключается.

Воспламенение открытого материала, вне конструкции, может произойти от пламени спичек, паяльной лампы, от искр автогенной сварки. Пенополистирол не воспламеняется от прокаленного железного провода, горящей сигареты и от искр, возникающих при точке стали.

Горит в расплавленном состоянии с выделением большого количества теплоты. Удельная теплота сгорания пенополистирола 39,4 — 41,6 МДж/кг,[80][81] что в 4,3 раза выше чем у сосновой древесины естественной влажности, однако, плотности этих материалов — 300—550 кг/м.куб. у сухого дерева и от 15 до 30 кг/м.куб у пенополистирола, что при соотнесении даёт несравнимо большую горючесть и способность выделять тепло дерева.[82]

Линейная скорость распространения огня по поверхности пенополистирола 1 см/сек,[83].

Удельная массовая скорость выгорания пенополистирола марки ПСБ — 2.19 кг/мин м²[84].

Горение пенополистирола сопровождается выделением дыма. Продукты горения токсичны. Средства тушения: Распыленная вода со смачивателями.[85].

Пожарная опасность пенополистирола в квалификации нормативно-правовых документов

На горючесть пенополистирола прямо и однозначно указывают профильные производственно-технические нормативные документы, характеризуя его как сгораемый материал,[86] который даже в составе бетонной композиции не утрачивает горючих свойств.[87] На пожароопасность пенополистирола акцентируется внимание работников пожарных служб и подразделений.[88]

OCT 301-05-202-92E Полистирол вспенивающийся. Технические условия. Отраслевой стандарт.[89]

По своим физико-химическим свойствам ППС относится к числу легкогорючих материалов. В силу специфики своего химического строения (соотношение С : Н = 1 : 1), развитой поверхности и большому содержанию воздуха (97-98 %), ППС горит с большой интенсивностью. Скорость сгорания в среднем составляет 2,19 кг/ мин. м². Скорость распространения пламени 36,7 см/мин. При сравнении соответствующих показателей видно, что скорость сгорания ППС в 4 раза выше скорости сгорания дерева. Теплотворная способность по Малеру и Крокеру равна 11000 ккал/кг. Вследствие большой скорости горения, это количество тепла высвобождается при пиковой температуре 1500 °С в относительно малое время. По опытным данным уже через 2 мин. горения ППС достигается температура 1200 °С.

Воспламенение может произойти от пламени спичек, паяльной лампы, от искр автогенной сварки. Не воспламеняется ППС от прокаленного железного провода, горящей сигареты и от искр, возникающих при точке стали. При хранении ППС с соблюдением правил пожарной безопасности со стороны самого материала опасности не ожидается.

При горении ППС очень быстро переходит в жидкое состояние (1 м³ пены без учета окалины образует 23 литра жидкого вещества). ППС сгорает без образования твёрдого остатка с выделением на 1 м³ материала при плотности 25 кг/м³ , около 267 м³ дыма с высоким содержанием токсичных продуктов сгорания (главным образом СО).

При горении ППС переходит в жидкое состояние и деполимеризуется, далее продолжают гореть продукты деполимеризации. Теоретический расход воздуха для сгорания ППС составляет 256 м³/м³ . В 1 м³ ППС содержится максимум 980 л воздуха, что недостаточно для поддержания горения. Поэтому в замкнутом пространстве (например в виде изоляции в стенах) материал сам по себе не горит.

В связи с горючестью пенополистирола, надзорные органы строго регламентируют его применение в жилищном строительстве в составе систем утепления целым набором условий и ограничений, суть которых — необходимость применения пенополистирола внутри конструкции для исключения его контакта с воздухом, что гарантирует безопасность.[90][91][92]

По результатам пожарно-технических испытаний разработчики систем утепления, использующие пенополистирол, получают соответствующие разрешительные документы на право эксклюзивного использования своих систем утепления. Использование в строительстве систем наружного утепления, не прошедших натурных огневых испытаний, не допускается.[20]

Самозатухающий пенополистирол

Для уменьшения вероятности его возгорания от случайных источников (искра, окурок) на этапе транспортирования, хранения и монтажа была разработана специальная разновидность — пенополистирол с добавками антипиренов, который получил название «самозатухающий» и обозначается дополнительной буквой «С» в конце (например — ПСБ-С).[93]

В целом пожарная классификация материалов и изделий предполагает несколько десятков понятий, параметров и характеристик, используемых исключительно в контексте проводимых испытаний или исследований. Зачастую противопожарную терминологию не следует трактовать буквально, а только лишь как частную характеристику в отношении конкретных исследований.

Согласно определениям Европейского комитета стандартизации (СЭВ 383-76) под горючестью веществ и материалов подразумевается исключительно их способность к воспламенению и горению от источника зажигания, а не длительность самостоятельного горения, после устранения первичного источника огня.

Несмотря на пониженную вероятность возгорания «самозатухающего» пенополистирола, данный материал не является негорючим. Именно поэтому группа горючести большинства марок «самозатухающего» пенополистирола определяется как «Г3», а не как «НГ».

Токсичность продуктов горения пенополистирола

Относительная токсичность горения пенополистирола существенным образом зависит от условий пиролиза.[94][95][96]

Изучение токсичности продуктов горения пенополистирола было начато во всем мире на рубеже 60-хх годов при конструировании объектов военной техники замкнутого объёма — космических кораблей, самолётов, подводных лодок и т. д. Эти исследования носили закрытый характер — до сих пор в открытом доступе присутствуют лишь разрозненные их фрагменты.[97][98][99][100][101]

При этом продукты горения пенополистирола — характерные для группы полимеров, однако менее опасные, чем продукты горения ПВХ, ППУ и даже дерева: доказывающие это испытания проводилось в Европе в соответствии с методикой DIN 53436, результаты которой вполне сопоставимы с условиями реального пожара. При проведении данного испытания образцы нагреваются до температур 300, 400, 500 и 600 °C.

Образец ———- Испускаемые частицы (в объемном отношении) в част. на млн. (ррм) при различных температурах
———- Продукты горения 300 °C 400 °C 500 °C 600 °C
ПСБ Моноксид углерода;Моностирол;Прочие ароматические соединения;Бромоводород 50*;200;следы;-;0 200*;300;10;-;0 400*;500;30;-;0 1,000**;50;10;-;0
ПСБ-С Моноксид углерода;Моностирол;Прочие ароматические соединения;Бромоводород 10;50;следы;-;10 50;100;20;-;15 500*; 500;20;-;13 1,000*;50;10;-;11
Хвойная древесина Моноксид углерода;Ароматические соединения 400*; — 6,000**;— 12,000**;— 15,000**;300
ДСП Моноксид углерода;Ароматические соединения 14,000**; следы 24,000**;300 59,000**; 300 69,000*; 1000
Вспученная пробка Моноксид углерода;Ароматические соединения 1,000*; следы 3,000**; 200 15,000**;1000 29,000**;1000

Как видно из таблицы, дым от ППС в худшем случае имеет ту же токсичность, а в большинстве случаев — меньшую токсичность по сравнению с токсичностью дыма от сгорания природных материалов по всему температурному диапазону. Пояснения: условия испытания указаны в DIN 53 436; скорость потока воздуха 100 1/ч; Образец для испытаний размерами 300мм x 15мм x 20 мм, который сравнивается с другими образцами при обычных условиях конечного использования

Символы: * тление, ** пламя, — не обнаружено.

Следует также отметить, что различают 3 способа оценки токсичности продуктов горения — биологический, химический и комплексный. Биологический способ основывается на двух показателях: времени, прошедшем до наступления первых симптомов нарушения жизнедеятельности реципиентов, а также на времени, прошедшем до гибели реципиентов. Согласно биологическому способу оценки наиболее токсичными являются продукты горения обыкновенной древесины.[102]

При сжигании ППС класса SE при условиях, указанные в DIN 53 436, следов бромированных дибензодиоксинов в газообразном или твёрдом состоянии обнаружено не было, а были выявлены только незначительные следы бромированных дибензофуранов.

Это подтверждается и исследованиями Химического факультета МГУ под руководством профессора А. Т. Лебедева, которые выявили отсутствие следов хлора и возможности выделения фосгена при горении пенополистирола[103]

Коэффициент дымообразования негорючих марок пенополистирола составляет 1219 м²/кг, что в 53, 35, 4.5, 1.4 раза больше, чем у древесины, картона, линолеума ПВХ, резины, соответственно. Горючие марки пенополистирола выделяют дыма примерно на 14 % меньше. Пожарно-технические наставления предостерегают, что при коэффициенте дымообразования выше 500 м²/кг задымленность так высока, что человек полностью утрачивает способность самостоятельно ориентироваться в помещениях.[источник не указан 206 дней]

Дымообразующая способность некоторых горящих материалов[104]
Название материала Коэффициент дымообразования,

(м²/кг)

Пенополистирол самозатухающий (с антипиренами) 1219
Пенополистирол горючий (без антипиренов) 1048
Резина 850
Пенополиуретан 757
Линолеум ПВХ 270
Фанера 140
ДВП 130
Ткань мебельная п/ш 116
ДСП 90
Картон марки «Г» 35
Древесина 23
Антипирены, используемые в составе пенополистирола

В данный момент строительный пенополистирол типа ПСБ-С пропитывают гексабромциклододеканом (далее ГБЦД). Доля противопожарных добавок обычно не превышает 0,5 %. ГБЦД не образует токсичных диоксинов и фуранов при горении. Этот факт был подтвержден Министерством природы Германии в 1990 для полимеров, в котором содержание ГБЦД было, по крайней мере, в пять раз выше обычного (3 процента по массе). Было установлено, что ГБЦД не является источником формирования полибромодибензофуранов и диоксинов при различных видах горения в диапазоне температур от 400 до 800°C2. Аналогичный результат был ранее подтвержден Министерством природы Нидерландов в 1989 г. при изучении пиролиза полистирола, содержащего 10 процентов ГБЦД (в ППС с антипиренами процентное содержание таких добавок не превышает 0,5 %). Исследование, проведённое в 1992 г. известным институтом Фрезениуса в Германии, показало, что в самом ГБЦД нет бромированных диоксинов или фуранов, которые можно было бы выявить. Последние испытания в инсинераторе ‘Tamara’ в Карлсруэ показали, что сгорание полистиролов в современной мусоросжигательной печи является экологически благоприятным методом утилизации с точки зрения выбросов в атмосферу.[105]

Однако в последние годы выяснилось, что ГБЦД обладает куммулятивными свойствами, что вызвало обеспокоенность в связи с его влиянием на окружающую среду. Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях, комитет по рассмотрению стойких органических загрязнителей ООН, Шестое совещание UNEP/POPS/POPRC.6/10 Женева, 11-15 октября 2010 года предписали ограничить, а в дальнейшем запретить его применение. На Украине ГБЦД внесён в список опасных химических веществ с учетом его воздействия на экологию, а ряд стран уже полностью запретили даже ввоз ГБЦД на свою территорию. [источник не указан 177 дней]

К 2014 году было предписано прекратить использование этого вещества, в том числе в качестве антипирена для пенополистирола.

В конце марта 2011 года Great Lakes Solutions (подразделение компании Chemtura) объявили об успешном создании безопасной альтернативы. С апреля 2011 года Great Lakes Solutions совместно с The Dow Chemical Company приступили к проработке процесса производства и продажи антипирена нового поколения, соответствующего требованиям по безопасности и экологичности, над которым специалисты двух компаний работали последние несколько лет.[106] Президент компании Great Lakes Solutions Анна Нуунан сообщила, что новая антипожарная добавка не снижает теплотехнических характеристик вспененных и экструдированных полистиролов и одновременно удовлетворяет требованиям по экологичности. В начале апреля компания BASF объявила об удовлетворительных результатах тестирования нового антипирена в составе пенополистирольной продукции.[107] Таким образом, индустрия получит возможность совершенствовать потребительские характеристики полистиролов, адаптировав их к всё более требовательным экологичным стандартам ЕС.

Состояние зданий, утеплённых пенополистиролом, после пожара

Введение в пенополистирол антипиренов (самозатухающий пенополистирол) уменьшает вероятность случайного возгорания и снижает его горючесть. При требовании к пожарным расчетам прибывать на место бедствия в течение 10 минут, стены, утеплённые пенополистиролом, выдерживают воздействие в диапазоне 100—110 °C в течение 2-часов, за которые пенополистирол, переходя в жидкое состояние, подвергается существенной деструкции и уменьшается в объёме в 3-5 раз.

Все термопластичные пластмассы в течение 3-х минут способны воспламеняться от лучистой энергии интенсивностью 19800 вт/м².[108] Если пенополистирол защищен гипсоволокнистой плитой (8 мм) + древесно-волокнистой плитой (4 мм) то примерно через 22 минуты т. н. «стандартного пожара» внутри помещения создаются условия для самовоспламенения пенополистирольного утеплителя внутри стеновой конструкции. Если пенополистирол защищен асбоцементным листом (6 мм) то примерно через 7-8 минут под воздействием лучистой энергии пламени он прогревается до температуры самовоспламенения.[108] По результатам исследований и опытов установлено,[109] что под слоем цементно-песчаной штукатурки толщиной 25 — 30 мм т. н. «стандартного пожара» пенополистирол прогревается до температуры 200 °С и выше только через 16 минут. В трехслойных железобетонных панелях с утеплителем из ПСБ-С и защитным слоем из мелкозернистого тяжёлого бетона толщиной 50 мм, оплавления пенополистирола на значительную глубину происходит только через 15 минут «стандартного» пожара, и только через 45 минут его полное расплавление.[110]

В результате образовавшейся температурной волны пенополистирольный утеплитель на значительной части здания может быть полностью уничтожен.[111][112][113].

Некоторые специалисты утверждают, что современный пенополистирол с добавлением антипиренов (самозатухающий) практически исключает возгорание, будучи применен в составе специальных систем утепления

Для исключения воздействия открытого пламени из горящей квартиры на пенополистирол, используемый, для наружной теплоизоляции стен зданий с тонким штукатурным слоем, в этом типе утепления фасадов используются вставки из минеральной ваты по периметру оконных проёмов и поэтажно по периметру здания. Системы утепления фасадов зданий проходят натурные пожарные испытания в соответствии с ГОСТ 31251-2003,[114] в соответствии с которым в настоящее время 77 систем с утеплителем из пенополистирола получили наилучший класс пожарной опасности К0, то есть были признаны непожароопасными.[115] Известные случаи пожаров в конструкциях с пенополистиролом объясняются в основном нарушениями правил его использования, а также халатностью надзорных органов и проектировщиков, допускающими неправильное применение.

До недавнего времени действовавший ГОСТ 31251-2003,[114] вызывал серьёзные опасения у многих экспертов своим несовершенством, так как из-за методологических просчетов ГОСТ 31251-2003,[114] одна и та же конструкция может быть отнесена к разным классам пожарной опасности.[116]. Именно поэтому вступившая в силу 01.03.2010 новая редакция ГОСТ 31251[117] существенным образом изменила методологическую основу проведения испытаний стен зданий на пожарную опасность. В частности контроль степени горючести используемых материалов теперь должен осуществляться только по EN ISO 1716:2002,[источник не указан 177 дней] который автоматически уравнивает пожарнотехнические характеристики как горючих, так и самозатухающих разновидностей пенополистирола.

Кроме того новый нормативный документ[источник не указан 177 дней] однозначно требует, чтобы наружные стены здания с обеих сторон были выполнены из негорючих материалов, удельное значение пожарной нагрузки в любом помещении не превышало 700 МДж/м² и условная продолжительность пожара была меньше 35 минут.

Отечественные особенности испытаний пенополистирола на горючесть

Причиной неправильного определения группы горючести пенополистирола по ГОСТ 30244-94 является прогар образцов

По своей химической природе пенополистирол — однозначно горючий материал. Но в силу несовершенства отечественной нормативной документации, допускающей параллельное существование нескольких взаимоисключающих методик, определение класса горючести пенополистирола донельзя запутано и противоречиво.

Согласно методике, изложенной в нормативных документах,[118][119][120] степень горючести пенополистирола оценивается по результатам анализа температуры дымовых газов, степени повреждения образцов по длине, потере ими массы или длительность самостоятельного горения. Данная методика изначально не способна объективно классифицировать степень горючести пенополистирола так как уже на первых секундах, происходит сквозное прогорание испытуемых образцов, сопровождающееся плавлением и каплепадением пенополистирола. Вследствие низкой теплостойкости пенополистирола, образующийся расплав покидает зону горения настолько быстро, что не успевает прогреться до температуры самовоспламенения и образования горящих капель расплава. В оставшееся время испытаний (10 мин.) пламя испытательной установки непосредственно уже не воздействует на образцы, оставляя их неповрежденными. В итоге формальные признаки не превышают установленных границ, что позволяет отнести практически все виды пенополистиролов к группе горючести Г1 (слабогорючие).[121] Предостерегая от неправильной оценки горючих свойств пенополистирола, специалисты давно и настойчиво обращают внимание даже на уровне учебников на нелепость и ошибочность данной методики.[122] Поэтому была разработана усовершенствованная методика (образцы помещаются в чехол из стеклоткани), оформленная в соответствующем ГОСТ.[123]

Испытания пенополистирола в соответствии с новым Российским противопожарным законодательством

В попытке директивным образом нормализовать ситуацию с пожарнотехническими испытаниями полимерных материалов в России, в соответствии с Законом о Техническом Регулировании, с 01.05.2009 вступил в силу Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ Технический регламент о требованиях пожарной безопасности который кардинальным образом изменил методологию оценки результатов испытаний на горючесть для полимерных материалов. Если раньше, в соответствии с п.5.3,[118] для материалов групп горючести Г1, Г2 и Г3 не допускалось образование горящих капель расплава, (табл. 3.2[124]) то в соответствии с Статьей 13, п.6 нового Федерального закона не допускается образования даже негорящих капель расплава для материалов групп горючести Г1 и Г2. Это казалось бы незначительное уточнение на деле, в директивный способ, фактически запрещает сам факт возможности существования пенополистирольных материалов с группой горючести ниже Г3 так как все термопластичные материалы, в том числе и пенополистирол, при горении плавятся с образованием капель расплава.

В течение 2010 г. в России также планируется[125] ввести в действие национальный стандарт «Материалы строительные. Метод испытания на пожарную опасность при тепловом воздействии с помощью единичной горелки», гармонизированный с аналогичным европейским стандартом,[126] который уже действует несколько лет в Беларуси.[127]

Европейские методики испытания пожарнотехнических свойств пенополистирола

Обязательная форма этикетки (label) для пенополистирола в ЕС. Предупреждение о горючести должно присутствовать в обязательном порядке.[128]

Новая европейская система классификации пожарнотехнических характеристик строительных материалов заменила национальные испытательные стандарты стран Евросоюза и в случае испытаний пенополистирола предполагает использование следующих стандартов:[128]

  • EN ISO 1182:2002 Reaction to fire tests for building products — Non-combustibility tests.[129] (Испытания на огнестойкость строительных изделий. Испытание на невоспламеняемость.)
  • EN ISO 1716:2002 Reaction to fire tests for building products. Determination of the heat of combustion.[130] (Изделия строительные. Реакция на испытания на огнестойкость. Определение теплоты сгоранию.)
  • EN ISO 11925-2-2002 Reaction to fire tests for building products — Part 2: Ignitability when subjected to direct impingement of flame.[131] (Испытания на определение реакции на огонь. Воспламеняемость строительных изделий, подвергаемых прямому отражению пламени. Часть 2. Испытание с применением одного источника пламени.)
  • EN 13823:2002 Reaction to fire tests for building products — Building products excluding floorings exposed to the thermal attack by a single burning item.[126] (Реакция на огнестойкость строительной продукции. Строительные изделия, исключая наcтилы, наложенные от теплового воздействия от изолированного источника возгорания.)

Европейские стандарты в первую очередь отталкиваются от оценки низшей теплоты сгорания испытуемого материала, которая в случае пенополистирола чрезвычайно высока (до 41,6 МДж/кг). Поэтому в Европе пенополистирол относится к горючему классу строительных материалов — «Class E».

В соответствии с обязательными требованиями раздела «Marking and labelling» (Маркировка и этикирование)[132][133][134] класс горючести пенополистирола должен в обязательном порядке указываться на сопроводительной упаковочной этикетке, форма которой стандартизирована.[128]

См. также

Примечания

  1. Пенополистирол. Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна) Под ред. В. А. Кабанова. Справочник: в 3-х т. — М., «Советская энциклопедия», 1974. с.563-564
  2. Вацулик П. Химия мономеров. Том 1. перевод с чешкского. –М., «Издательство иностранной литературы», 1960 г.
  3. Вольфсон С.А. Хрупкий, как стекло, эластичный, как резина.//Химия и жизнь №11, 1978 г.
  4. Хувинк Р., Ставерман А. Химия и технология полимеров. Том 2. Часть 1 – Промышленное получение и свойства полимеров. Перевод с немецкого. –М., «Химия», 1965г.
  5. Остромысленский И.И. Каучук и его аналоги. Экспериментальное исследование (1911 – 1913). Москва, 1913
  6. 1 2 Малкин А. Я., Вольфсон С. А., Кулезев В. П., Файдель Г. И. Полистирол. Физико-химические основы получения и переработки. -М., «Химия», 1975 г.
  7. Патент Франции № 668142 (Chem. Abs, 24, 1477, 1930)
  8. Патент Германии № 644102 (Chem. Abs, 31, 5483, 1937)
  9. Зарубежные промышленные полимерные материалы и их компоненты. Справочник. -М., «Издательство АН СССР», 1963
  10. Патент ФРГ № 92606 от 07.04.55
  11. Берлин А.Ан. Основы производства газонаполненных пластмасс и эластомеров. -М., Госхимиздат, 1954
  12. Кержковская Е. М. Свойства и применение пенопласта ПС-Б. -Л, ЛДНТП, 1960
  13. Чухланов В. Ю., Панов Ю. Т., Синявин А. В., Ермолаева Е. В. Газонаполненные пластмассы. Учебное пособие. — Владимир, Издательство Владимирского госуниверситета. 2007 г.
  14. Андрианов Р. А. Новые марки пенополистирола. Промышленность строительных материалов Москвы. Выпуск № 11, -М., «Главмоспромстройматериалы», 1962
  15. http://www.docload.ru/Basesdoc/3/3640/index.htm ПЛИТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ГОСТ 15588-86
  16. YouTube — ‪Пенопласт на фасадах Австрии‬‏
  17. Теребнев В. В., Артемьев Н. С., Корольченко Д. А., Подгрушный А. В., Фомин В.И,, Грачев В. А. Промышленные здания и сооружения. Учебное пособие.(Серия: Противопожарная защита и тушение пожаров). Книга 2. — М.: ПожНаука, 2006. с. 367
  18. Заключение ФГУ ВНИИПО МЧС по оценке пределов огнестойкости и классов пожарной опасности конструкций совмещённых покрытий на основании стального профилированного листа с комбинированным утеплителем (ЗАО «МОССТРОЙ-31») от 24.03.2008, Заключение ФГУ ВНИИПО МЧС по оценке пожарно-технических характеристик совмещённых покрытий по бетонному основанию с утеплителем из плит пенополистирольных и рулонной кровлей, а также рекомендации по применению таких покрытий в зданиях различного функционального назначения (ООО «КНАУФ Пенопласт») от 17.11. 2010).
  19. Без утеплителя тепла не будет, Вадим Макаров; Московский Комсомолец № 25660 от 6 июня 2011 г.
  20. 1 2 Письмо управления технормирования Госстроя России № 9-18/294 от 18.06.99 и ГУГПС МВД России № 20/2.2/1756 от 18.06.99 «Об утеплении стен».
  21. ДБН В.2.6-6-95 Конструкции зданий и сооружений. Проектирование, строительство и эксплуатация зданий системы ПЛАСТБАУ. Издание официальное.
  22. Протокол совещания у начальника Главного управления строительной науки и нормативов Минстройархитектуры по вопросу анализа испытаний по показателям пожарной опасности систем утепления наружных ограждающих конструкций зданий с применением в качестве утеплителя пенополистирольных плит. Для служебного пользования. — Минск, 2002 г.
  23. [ISO 13785-2:2002 Reaction-to-fire tests for façades — Part 2: Large-scale test]
  24. СТБ 1761—2007 (ISO 13785-2:2002) Испытание фасадов на воздействие пожаров. Часть 2. Крупномасштабные испытания.
  25. ДСТУ Б В.1.1-21:2009 «Захист від пожежі. Конструкції зовнішніх стін з фасадною теплоізоляцією. Метод великомасштабних вогневих випробувань (ISO 13785-2:2002, MOD)»
  26. СТО 58239148 −001-2006 Системы наружной теплоизоляции стен зданий с отделочным слоем из тонкослойной штукатурки «CERESIT». Материалы для проектирования и рабочие чертежи узлов. Инструкция по монтажу. Технические описания. — М., 2007
  27. Рекомендации по проектированию и монтажу многослойных систем наружного утепления фасадов зданий. -М. Правительство Москвы. 2001 г.
  28. Багдасаров А. Долговечность систем утепления: как избежать ошибки устройства и проектирования.//Строительство и недвижимость № 11, 2004 г.
  29. http://epsrussia.ru/wp-content/uploads/2011/03/Sunpor.pdf
  30. http://stroicountry.ru/raznoe/mirovoj-rynok-vspenivayushhegosya-polistirola.html Мировой рынок вспенивающегося полистирола
  31. http://www.sinergyconsulting.com/multiclient.php
  32. http://www.allbeton.ru/forum/download/file.php?id=8621&sid=95977f4dd6be12e20b6323bed188f364 Sinergy. Outlook study. Thermal insulation? 2011
  33. 8 из 10 частных домов в Европе утеплены качественным вспененным и формованным пенополистиролом
  34. AIPE — Home Page
  35. 1 2 http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=608 Мировой рынок вспенивающегося полистирола
  36. 1 2 http://www.bestresearch.ru/demo/WDVS.pdf
  37. Vashdom.ru — Мировой рынок вспенивающегося полистирола
  38. www.wdvs.ru
  39. 1 2 ПЕНОПОЛИСТИРОЛ «EPS» В КОНТАКТЕ С ГРУНТОМ BASF Canada Inc.Квебек Н4Т 1Y4 [1]
  40. Below Grade Foundations
  41. Hed G. Service Life Estimations of Building Components. Munich: Hanser. Report TR28:1999.Gävle, Sweden: Royal Institute of Technology, Centre for Built Environment, Stockholm, 1999, p. 46.
  42. Протокол испытаний № 225 от 25.12.2001. НИИСФ РААСН. Испытательная лаборатория теплофизических и акустических измерений.)
  43. http://www.osmexpo.ru/news/industry-news/11785/?sphrase_id=6537 Международная ассоциация производителей и строителей из SIP-панелей (SIPA) совместно с авторитетной Американской ассоциацией производителей древесины (APA) провела специальные углубленные исследования SIP-панелей на предмет наличия в них формальдегида
  44. http://www.rugbc.org/wp-content/uploads/Building_Materials__the_Environment-1st_Ed-Web.pdf
  45. BRE: Background to the Green Guide to Specification
  46. АППП — Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола | Свойства
  47. Монтаж пенопласта при утеплении стен
  48. Стирола полимеры. Энциклопедия полимеров. Том 3 (Полиоксадиазолы-Я) Под ред. В. А. Кабанова. Справочник: в 3-х т. — М., «Советская энциклопедия», 1977. с.535
  49. H. Gausepohl, R. Gellert Polystyrol. Kunststoff Handbuch 4; S.563-715; Hanser 1996.
  50. Пособие по физико-механическим характеристикам строительных пенопластов и сотопластов. — М., Стройиздат, 1977.
  51. Морфологические параметры и свойства пенопластов.//Берлин А. А., Шутов Ф. А. Химия и технология газонаполненных высокополимеров.— М., «Наука», 1980. с.207-240
  52. 1 2 Грасси Н. Химия процессов деструкции полимеров. Перевод с английского.— М., «Издательство иностранной литературы «,1959.
  53. пункт 4.3 Требования безопасности и охраны окружающей среды ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия. Государственный стандарт Российской Федерации УДК 691(32+175) Группа Ж13
  54. Распоряжение Минмособлстроя от 23.05.2008 № 18 «О применении трехслойных стеновых ограждающих конструкций с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя и лицевым слоем из кирпичной кладки при строительстве гражданских зданий на территории Московской области»
  55. Распоряжение кабинета министров Татарстана РТ № 362-р
  56. Деструкция. Энциклопедия полимеров. Том 1 (А-К) Под ред. В. А. Каргин. Справочник: в 3-х т. — М., «Советская энциклопедия», 1972., с.685-688
  57. А. А. Тагер. Физико-химия полимеров. Учебное пособие. -М., «Химия», 1968
  58. Д. Клемпнер, В. Сенджаревич Полимерные пены и технологии вспенивания. Справочник. Перевод с англ. под ред. А. М. Чеботаря, «Профессия», 2009
  59. 1 2 3 4 5 Берлин Ал. Ал., Вольфсон С. А., Ениколопян Н. С. Кинетика полимеризационных процессов. — М., Химия, 1978
  60. Тобольский А. Свойства и структура полимеров. (перевод с английского). — М., Химия, 1964 г.
  61. Савада Х. Термодинамика полимеризации. (пер. с английского). — М., Химия, 1979 г.
  62. 1 2 Берлин А. А., Вольфсон С. А. Кинетический метод в синтезе полимеров. — М., Химия, 1973 г.
  63. 1 2 Гордон Г. Я. Стабилизация синтетических полимеров. — М., Издательство химической литературы, 1962 г.
  64. 1 2 3 4 Эммануэль Н. М., Бучаченко А. Л. Химическая физика старения и стабилизации полимеров. — М., Наука, 1982 г.
  65. 1 2 Кауш Г. Разрушение полимеров. Перевод с английского. — М., Мир, 1981 г.
  66. Фойгт И. Стабилизация синтетических полимеров против действия света и тепла. (перевод с немецкого). — Л., Химия, 1972 г.
  67. 1 2 3 Лачинов М. Б., Черникова Е. В. Методические разработки к практическим работам по синтезу высокомолекулярных соединений. Часть 1. — М., Издательство МГУ, 2002 г.
  68. Шорыгина Н. В. Стирол, его полимеры и сополимеры. — М., ГНТИ химической литературы, 1950 г.
  69. Рейтлингер С. А. Проницаемость полимерных материалов. — М., Химия, 1974 г.
  70. Физико-химические исследования новых строительных материалов. Сборник трудов. Выпуск 4. Под ред. Фадеевой В. С. — М., ВНИИСМ, 1965 г.
  71. 1 2 Шляпников Ю. А., Кирюшкин С. Г., Марьин А. П. Антиокислительная стабилизация полимеров. — М., Химия, 1986 г.
  72. МУ 2.1.2.1829-04 Санитарно-гигиеническая оценка полимерных и полимерсодержащих строительных материалов и конструкций, предназначенных для применения в строительстве жилых, общественных и промышленных зданий. Методические указания. — М., Минздрав России, 2004 г.
  73. «Токсикологическая характеристика самозатухающего пенополистирола» И. Л. Крынская; «Токсикология высокомолекулярных материалов и сырья для их синтеза» под ред. профессора С. Л. Данишевского. М. Л.: Химия 1966. http://www.twirpx.com/file/221786/
  74. Потолочная плитка | РИПИ
  75. http://dl.dropbox.com/u/2872744/Food%20containing%20styrol.pdf
  76. Старение и стабилизация полимеров. Физика и химия полимеров. Электронный учебник.
  77. Н. Н. Павлов Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. -М. Химия 1982
  78. Л. Мадорский Термическое разложение органических полимеров. Перевод с английского. -М., «Мир», 1967
  79. http://www.cobold.lv/normativi/white_book_public_2004-04.pdf EPS White Book. EUMEPS Background Information on Standardisation of EPS
  80. А. С. Евтумян, О. И. Молчадовский Пожарная опасность теплоизоляционных материалов из пенополистирола. Пожарная безопасность 2006, № 6
  81. BS 6203:2003 Guide to fire characteristics and fire performance of expanded polystyrene materials used in building applications.
  82. О. Д. Гудович, І.О.Харченко, О. О. Абрамов Експериментальнi дослiдження з визначення залежностi теплоти згоряння та горючостi сосновоi деревини вiд ii вологостi. Науковий вісник Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки (УкрНДІПБ) МНС України, 2009, № 1 (19)

Пенополистирол свойства характеристики —

Пенополистирол — характеристики и критерии выбора

О свойствах пенополистирола – подробно и доступно. Сперва рассмотрим технические характеристики пенополистирола, которые действительно соответствуют данному утеплителю, позже затронем те моменты его свойств которые являются спорными, но постоянно продвигаются продавцами и производителями.

О теплопроводности

Пенополистирол представляет собой не что иное, как множество пузырьков воздуха, заключенных в тоненькие оболочки из полистирола. При этом соотношение таково: два процента полистирола, остальные девяносто восемь – воздух. В результате получается некое подобие твердой пены, отсюда и название – пенополистирол. Воздух герметично запаян внутри пузырьков, благодаря чему материал отлично удерживает тепло. Ведь известно, что воздушная прослойка, находящаяся без движения – великолепный теплоизолятор.

По сравнению с минеральной ватой коэффициент теплопроводности у данного материала ниже. Он может иметь значение от 0,028 до 0,034 ватта на метр на Кельвин. Чем плотнее пенополистирол, тем больше значение его коэффициента теплопроводности. Так, для экструдированного пенополистирола, имеющего плотность 45 килограммов на кубометр, этот параметр составляет 0,03 ватта на метр на Кельвин. При этом имеется в виду, что окружающая температура не выше +75% 0 С и не ниже -50 0 С.

О паропроницаемости и поглощении влаги

Экструдированный пенополистирол имеет нулевую паропроницаемость. А характеристики вспененного пенополистирола, который изготавливается особым образом, иные. Его паропроницаемость варьируется от 0,019 до 0,015 килограмма на метр-час-Паскаль. Это кажется странным, так как, по идее, подобный материал с пенной структурой пар пропускать не способен. Ответ прост – формовка вспененного пенополистирола производится путем разрезания большого блока на плиты необходимой толщины. Вот и проникает пар через разрезанные вспененные шарики, забираясь внутрь воздушных ячеек. Экструдированный пенополистирол, как правило, не режут, плиты выходят из экструдера уже с заданной толщиной и гладкой поверхностью. Поэтому для проникновения пара этот материал недоступен.

Что касается впитывания влаги, то если погрузить лист вспененного пенополистирола в воду, он впитает ее до 4 процентов. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии, останется практически сухим. Он вберет в себя воды в десять раз меньше – всего лишь 0,4 процента.

Видео: Пенополистирол дышит

О прочности

Тут пальма первенства принадлежит экструдированному пенополистиролу, у которого связь между молекулами весьма крепкая. По прочности статического изгиба (от 0,4 до 1 килограмма на квадратный сантиметр) он заметно превосходит рядовой вспененный пенополистирол (его прочность лежит в пределах от 0,02 до 0,2 килограмма на квадратный сантиметр). Поэтому в последнее время вспененного пенополистирола, вырабатывается всё меньше, так как он менее востребован. Метод экструзии позволяет получить более современный материал для изоляции, прочный и влагостойкий.

Чего боится пенополистирол

Пенополистирол никак не реагирует на такие вещества, как сода, мыло и минеральные удобрения. Он не взаимодействует с битумом, цементом и гипсом, известью и асфальтовыми эмульсиями. Нипочем ему и грунтовые воды. А вот скипидар с ацетоном, некоторые марки лаков, а также олифа способны не только повредить, но и полностью растворить этот материал. Растворяется пенополистирол и в большинстве продуктов, получаемых путем перегонки нефти, а также в некоторых спиртах.

Вот только не любит пенопоплистирол (ни вспененный, ни экструдированный) прямых солнечных лучей. Они его разрушают – при постоянном ультрафиолетовом облучении материал становится сначала менее упругим, теряя прочность. После этого дело разрушения довершают снег, дождь и ветер.

Видео: Пенопласт и ацетон — химический опыт

О способности поглощать звуки

Если надо спастись от излишнего шума, пенополистирол стопроцентно не поможет. Ударный шум он несколько приглушить в состоянии, но лишь при условии, что будет проложен достаточно толстым слоем. А вот воздушные шумы, волны которых распространяются по воздуху, пенополистиролу не по зубам. Таковы особенности конструкции и свойства пенополистирола – жестко расположенные ячейки с воздухом внутри оказываются полностью изолированными. Так что для звуковых волн, летящих по воздуху, надо ставить преграды из других материалов.

О биологической устойчивости

Как выяснилось, плесень на пенополистироле жить не способна. Это подтверждено американскими учеными, которые в 2004 году провели ряд лабораторных исследований. Данные работы были заказаны фирмами-производителями пенополистирола из США. Результат их полностью удовлетворил.

Вся правда о безвредности, негорючести и долгом сроке службы

Полистирол способен служить много лет, не теряя своих свойств – испытания показали, что его можно многократно размораживать и замораживать, и качество материала при этом не страдает. Данный материал не подвержен горению, так как в его состав входят специальные вещества – антипирены. Всё это кажется совершенно правильным и неоспоримым, но лишь на первый взгляд. Есть несколько нюансов. О них поговорим далее.

Вопрос экологии

К сожалению, на воздухе пенополистирол окисляется. Причем вспененный пенополистирол, имеющий более рыхлую структуру, сильнее подвержен этому процессу. Экструдированный материал окисляется медленнее, но и его ждет та же участь. Только что уложенный пенополистирол еще и стирол выделяет, так как полная полимеризация материала невозможна на стадии производства. А пока полимеризация не будет завершена, выделение стирола не прекратится.

Производители пытаются оспорить информацию про вредность пенополистирола. Они говорят, что их продукция менее вредна, чем дерево. Имеется в виду выделение деревом вредных веществ при горении. Действительно, при горении пенополистирола образуется двуокись углерода, окись углерода и сажа. Но если пенополистирол нагреть до температуры, превышающей 80 градусов, то происходит выделение паров вредных веществ. В них содержатся пары: стирола, толуола, этилбензола, бензола и оксида углерода.

Вопрос горючести

На самом деле любой пенополистирол горит. Лукавят производители, заявляя, что он затухает самостоятельно, являясь менее опасным, чем дерево – увы, это не так. Подобное заявление явно противоречит российскому ГОСТу 30244-94, по которому пенопласты по горючести причислены к группам Г3 и Г4 – самым опасным.

Одним из способов извратить факты является эффектное подвешивание пенополистирольной плиты в воздухе, а затем ее поджигание. Для этого на плиту воздействуют снизу зажженной горелкой. Результат говорит сам за себя – выгорает только тот кусочек, который находился в контакте с горелкой, а далее огонь не идет. Но ведь этот опыт никак не соответствует реальным условиям эксплуатации, и может служить лишь в качестве фокуса. А вот если на плоскость из негорючего материала положить кусок пенополистирола и поджечь, она вовсе не потухнет. Ведь раскаленные капли пенополистиролы, образующиеся при нагревании небольшого кусочка, перенесут огонь на всю его поверхность. Результат не заставит себя ждать – плита сгорит полностью.

Если взять пенополистирол, не включающий в себя антипирены, то его коэффициент образования дыма равен 1048 квадратных метров на килограмм. У пенополистирола с эффектом самозатухания этот показатель больше – 1219 квадратных метров на килограмм. У резины, например, он составляет 850 квадратных метров на килограмм, а у дерева и того меньше – всего 23 квадратных метра на килограмм. Чтобы было понятнее, приведем такие цифры: если задымленность в комнате более 500 квадратных метров на килограмм, то, вытянув руку, можно не увидеть ее пальцев.

Антипирены (чаще всего гексабромциклододексан) добавляют в пенополистирол для увеличения его пожаробезопасности. У нас в стране принято обозначать такой пенополистирол буквой «С». Это должно, по идее, означать, что материал обладает свойством затухать самостоятельно. Но на практике выясняется, что пенополистирол с антипиреном горит ничуть не хуже, чем не содержащий этой добавки. Он лишь загорается хуже, не делая этого самопроизвольно при повышенной температуре. Класс его горючести – Г2, но через несколько лет он превращается в Г3 или Г4 – свойства антипирена со временем ухудшаются.

Однако, следует отметить, что пенополистирол в строительных конструкциях никогда не применяется в открытом виде. Поверх этого материала всегда наносится фасадная штукатурка или монтируется стяжка. Поэтому строительные конструкции, в состав которых входит пенополистирол являются пожаробезопасными.

Вопрос срока службы

Если правильно эксплуатировать пенополистирол, закрывая его сверху штукатуркой или другим защитно-декоративным слоем, то он прослужит лет 30, не меньше. Правда, на деле всё оказывается не так радужно – то мастера слепят теплоизоляцию наскоро кое-как, то заказчик постарается сэкономить за счет материалов, то неопытный мастер ошибок наделает при монтаже пенополистирольных плит.

Одна из таких ошибок – неправильный расчет толщины утеплителя. Многим кажется, что если взять толстую тридцатисантиметровую плиту пенопласта, то она и прослужит дольше, и в доме теплее будет. Но это не так – материал большой толщины от перепадов температуры пойдет трещинами и волнами, под которые будет проникать холодный воздух. Надо заметить, что в Европе принята норма – утеплять дома снаружи пенополистиролом не более 3,5 сантиметра. толщиной. Это позволяет во время пожара уменьшить опасность отравления.

Как безошибочно выбрать пенополистирол

Пенополистирол является одним из самых популярных строительных материалов. Он легкий, теплый и дешевый, а работать с ним очень просто. Так как спрос велик, то и предложений от производителей появляется всё больше. И каждый из них уверяет, что именно его пенополистирол – самый лучший, а с качеством выше всяких похвал.

  1. Теряясь от бесчисленного числа предложений, не спешите покупать материал. Сначала внимательно изучите его параметры. Если вам надо утеплить фасад, берите пенополистирол ПСБ-С, позиционирующийся как самозатухающий. Марка его должна быть не ниже сороковой. А если марка имеет число 25 и менее, то и не смотрите в сторону такого материала – он разве что для упаковки годится, но никак не для строительных работ.
  2. При покупке материала проверяйте по каким стандартам он изготовлен. Если производитель изготавливает продукцию не по ГОСТ, а по собственным ТУ, то характеристики материла могут отличаться. Например пенополистирол ПБС-С-40 (сороковой марки) может иметь различную плотность – от 28 до 40 килограммов на кубический метр. Изготовителю выгодно таким образом вводить покупателя в заблуждение – на производство пенополистирола меньшей плотности уходит меньше средств. Поэтому нельзя ориентироваться лишь на число в названии марки, а надо попросить показать документы подтверждающие технические характеристики пенополистирола.

Перед покупкой попробуйте отломить кусочек материала с самого края. Если это окажется низкосортный упаковочный пенопласт, то он разломается с неровным краем, по бокам которого будут видны круглые маленькие шарики. Материал же, полученный методом экструзии, на месте аккуратного разлома имеет правильные многогранники. Линия разлома будет проходить через некоторые из них.

Заключение

Хотя пенополистирол, как выяснилось, горючий материал и выделяет при сильном нагревании вредные вещества, он остается одним из самых востребованных теплоизоляторов. Ведь как утеплитель пенополистирол имеет массу преимуществ: он самый дешевый, легко режется обычным ножом, почти не впитывает влагу и хорошо держит тепло. Не зря четыре европейских здания из пяти имеют именно пенополистирольное утепление фасада. Причем как жилые дома, так и офисы, и производственные помещения.

Правда, говорить о длительных исследованиях данного материала пока рано – еще и полвека не прошло с начала его использования. Поэтому те, кто говорят о сроке службы пенополистирола более 80 лет, могут подтвердить свои слова только испытаниями в лабораторных условиях. Но им стопроцентно верить не стоит – ведь для того, чтобы получить нужные результаты, можно особые образцы в лабораторию отправить.

Самое главное при эксплуатации пенополистирола во внешней среде – надежно укрыть его от солнечных лучей и атмосферных воздействий. Для этого надо использовать штукатурную смесь, в состав которой входит цемент. Покрытие следует накладывать плотно, не должно остаться ни одного просвета. Иначе крохотный солнечный лучик может со временем полностью разрушить теплоизоляцию.

А вот внутри пенополистирол для утепления применять не стоит, что бы ни утверждали производители. Пусть себе говорят, но ведь в случае пожара их рядом не окажется, а вот продукты горения могут причинить огромный вред, унося здоровье, а порой даже жизни людей. Примером может быть всем известная трагедия в клубе Хромая лошадь, где большинство посетителей просто задохнулись продуктами горения данного утеплителя.

Видео: Пенополистирол — плюсы и минусы

Виды, характеристики и свойства пенополистирола

В мире не существует утеплителя, о котором спорили бы жарче, чем о пенополистироле. Горючий, токсичный, ненадежный – какие только претензии ему не предъявляют.

Но как обстоит дело на самом деле? Насколько он опасен с точки зрения не обывателя, а официально действующих норм и стандартов?

Виды пенополистирола. Химический состав

В зависимости от технологии изготовления, пенополистирол (ППС) подразделяется на несколько видов:

  1. Беспрессовый. Обозначается аббревиатурами EPS (зарубежного производства) или ПСБ (отечественный). Это «обычный» пенополистирол, наиболее часто применяемый для утепления стен. Модифицированный ППС обозначается ПСБ-С, он обладает меньшей пожароопасностью.
  2. Экструзионный (экструдированный). Обозначается аббревиатурой XPS (ЭППС), имеет высокую прочность на сжатие. Применяется для утепления подошвы «шведской» фундаментной плиты, закладывается под бетонные полы или цементно-песчаные стяжки и т.д.
  3. Прессовый (например, ПС-1 или ПС-4).
  4. Автоклавный (включая автоклавно-экструзионный).

Последние два вида широкого распространения не получили. С точки зрения химии ППС состоит из вспененного полистирола. В свою очередь полистирол получают из стирола (химическая формула С8Н8), относящегося по ГОСТ 12.1.007-76 к 3-му классу опасности (умеренно опасный). Характерно, что в зависимости от технологии переработки исходного сырья (стирола), получаемые полистиролы могут быть безопасны – из них делают стаканчики для йогуртов, пищевую посуду и т.п.

Основные характеристики пенополистирола.

К основным характеристикам пенополистиролов относят высокие теплоизоляционные показатели, очень низкую паропроницаемость и близкое к нулевому водопоглащение.

Основные характеристики ППС.

Как и у любого другого материала, теплоизоляционные свойства ППС зависят от его плотности. От неё же зависит водопропускная способность. Гораздо более плотный ЭППС в этом плане превосходит своего более «мягкого» собрата.

Сравнительная таблица характеристик ППС и ЭППС.

Благодаря прочности и «гидрофобности» именно ЭППС лучше всего использовать для утепления цокольной части здания (фундаментов, отмотки, подземной части стен).

Низкая паропроницаемость формирует целый ряд нюансов применения этого утеплителя в помещениях с повышенным влажностным режимом. В помещениях промышленного назначения этот вопрос решается усиленным воздухообменом (вентиляцией), в жилых – установкой окон с функцией щелевого проветривания.

Одним из самых распространенных мифов является применение ППС в качестве звукоизоляции. Базой для этого мифа стали относительно высокие звукоизоляционные свойства минеральной ваты. Так как вата и ППС являются основными конкурентами за потребительский кошелек, обыватель часто рассматривает их почти как равноценные материалы, с той лишь разницей, что минвата не горит и поэтому дороже. На самом деле минераловатные утеплители, кроме более высоких звукоизоляционных свойств и негорючести, отличаются ещё гигроскопичностью (впитывают влагу) и высокой паропроницаемостью.

Биологическая устойчивость и безопасность. Деструкция. Долговечность

ППС и ЭППС не содержат веществ, привлекательных для микроорганизмов, насекомых и грызунов. Тем не менее, на поверхности этих материалов возможно образование плесени, грибка. В теле ППС и ЭППС также могут устраивать норы-проходы мыши и другие грызуны, но в целом эти материалы гораздо менее для них привлекательны, чем натуральные. Таким образом, «несъедобность» пенополистирола, равно как и его «привлекательность» являются мифами.

Деструкция ППС – это процесс химического преобразования его структуры вследствие окислительных процессов. Причиной последних является высокая температура (80 градусов и выше), а также непосредственное воздействие кислорода. Поэтому пенополистирол не применяется для термической изоляции горячих объектов (например, труб отопления) и должен защищаться от воздействия внешней среды (чаще всего – армирующим слоем по сетке). В качестве примера — «Два способа армирования штукатурки при устройстве мокрого фасада по пенополистиролу«.

Средняя долговечность ППС обычно принимается равной 10 — 15 лет. По истечении этого срока пенополистирол становится хрупким, начинается процесс самостоятельного осыпания. Это не значит, что его теплоизоляционные свойства на 16-ый год эксплуатации станут равными нулю. Это значит, что гарантийный срок пригодности составляет 10-15 лет (у разный производителей по-разному).

Примечательно, что для минваты многие производители указывают идентичный срок гарантийной эксплуатации. Защитные мероприятия (например, указанный выше армирующий слой) увеличивают срок пригодности этого материала. Таким образом, ненадежность ППС с точки зрения срока пригодности – очередной миф.

Пожароопасность

Особое внимание следует обратить на то, что ППС относится к сгораемым материалам. Применение сгораемых и особенно горючих материалов жестко регулируется действующими нормативными документами. В первую очередь это Федеральный Закон №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» и СП 4.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара». Понятия «пенополистирол» для этих норм не существует. Правила применения сгораемых и горючих материалов исходят из таких технических характеристик, как группа горючести, токсичность, дымообразование и т.д.

Давайте изучим сертификат на пенополистирол марки ПСБ-С:

Сертификат на пенополистирол модифицированный со сниженной пожароопасностью марки ПСБ-С.

Группа горючести Г3 (нормально горючий), группа воспламеняемости В2 (умеренно воспламеняемый), дымообразующая способность Д3 (высокая), токсичность Т2 (умеренно опасная).

Применение материалов с такими характеристиками для отделки и/или утепления согласно нормам зависит от ещё одного показателя – класса функциональной пожароопасности. Наиболее жесткие требования среди жилых помещений выдвигаются к многоквартирным домам. В соответствии с разделом 5.2 СП 4.13130.2009 многоквартирные жилые дома относятся к классу Ф1.3. Для него в данном документе отсутствует запрет на применение материалов с показателями Г3, В2, Д3 и Т2. Раздел 7.3 противопожарных требований СНиП 31-01-2003 также не запрещает применение такого материала.

Основные требования в части применения сгораемых и горючих материалов приведены в таблицах 3, 27 и 28 Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Самые жесткие требования предъявляются к перекрытиям. Давайте рассмотрим, каким образом железобетонное несгораемое перекрытие, утепленное пенополистиролом, изменит свои показатели в части пожаробезопасности.

Таблица 3. Классы пожарной опасности строительных материалов.

Таблица 27. Перечень показателей, необходимых для оценки пожарной опасности строительных материалов.

Таблица 28. Область применения декоративно-отделочных, облицовочных материалов и покрытий полов на путях эвакуации.

Согласно таблице 3 в случае применения материала Г3, В2, Д3, Т3 (по токсичности у нас «запас» — Т2 менее токсичен) получаем класс пожарной опасности строительных конструкций (утепленного перекрытия) КМ4. В соответствии с таблицей 28 этого же документа требуются классы КМ1-КМ3 для перекрытий и потолков (то есть более безопасные, чем КМ4) только для вестибюлей, лестничных клеток, лифтовых холлов, общих коридоров и фойе.

Таким образом, применительно к многоквартирным жилым домам (и не только) запрещено использование сгораемых материалов на путях эвакуации и в местах массового скопления людей. Применение пенополистирола, к примеру, для утепления со стороны общей лестничной клетки примыкающей кухонной стены строго запрещено. Применять материалы группы горючести Г3 в объектах частного строительства нормы совершенно не запрещают, есть лишь ряд ограничений для многоквартирных домов, а также общественных и производственных зданий.

Дополнительно стоит обратить внимание на то, что многие ламинированные материалы (мебельное ДСП, напольные покрытия) зачастую имеют более опасные показатели: Г4 (сильно горючий), В2, Д3, Т3 (высокоопасный по токсичности).

Сертификат на ламинированное ДСП.

При расчете пожарной нагрузки такая мебель, в виду её значительно большего веса, чем ППС (если сравнить общий вес пеонополистирола на стенах со средним наполнением мебелью обычной комнаты), формирует значительно большую пожароопасность для человека. При этом в обществе широко распространен миф о крайне высокой опасности ППС на фоне массовой эксплуатации мебели из ещё более опасного ламинированного ДСП. Ещё раз подчеркнем – пожарная опасность формируется не только характеристиками материала, но и его количеством в килограммах. Чем больше вещества сгорело, тем больше опасных веществ образовалось. Общий вес пенополистирольных плит, требуемых для утепления комнаты, оказывается на порядок ниже массы среднего количества мебели в помещении.

Отдельно стоит отметить, что модифицированный ППС марки ПСБ-С обладает длительностью самозатухания всего 4с. То есть загоревшийся пенополистирол при отсутствии прямого воздействия пламени или температуры самовозгорания (более 400 градусов) самостоятельно тухнет через 4 секунды. Мебель из ламинированного ДСП такой характеристикой похвастаться не может.
При покупке пенополистирольных плит требуйте предъявления сертификата и убедитесь в том, что у них группа горючести не хуже Г3 (Г1 или Г2 ещё лучше, их достигают введением антипиренов в состав ППС при его производстве).

Так что в итоге?

В нашей стране отношение к «пенопласту» напоминает «сектантскую религию». Кто-то верит в безопасность этого материала, а кто-то нет, невзирая на все сертификаты, нормы и ГОСТы.

Оценка целесообразности применения ППС (ЭППС) в Вашем жилье, особенно если говорить о внутреннем утеплении, видимо, должна базироваться не только на характеристиках этого материала, но и Вашем отношении к собственному здоровью и экологичности жилища. Сложно понять человека, имеющего длительный стаж курения (к примеру), который категорично возражает против ППС в виду его «неэкологичности» и «пожароопасности». Разумеется, вредная привычка не делает правильным применение в доме потенциально опасных материалов. Но такие риски применения ППС в доме (квартире), как токсичность и пожароопасность имеют несопоставимо более низкий уровень по отношению к сознательному воздействию на организм табачным дымом, вредной пищей на регулярной основе, большим количеством алкоголя и т.д.

Отказ от ППС с точки зрения возможной токсичности выглядит целесообразным только при полноценной заботе о собственном здоровье – от не имения вредных привычек, до здорового питания и не использования в жилых помещениях ламинированого ДСП/МДФ, многих видов пластиков, оргтехники и т.п. Пожалуй, именно в этом и заключается «религия» — если человек не верит в безопасность ППС, вряд ли ему при этом стоит использовать в помещении другие, не менее вредные (а зачастую ещё более опасные) вещества.

Все о пенополистироле: от технологии получения до способов применения

Пенополистирол широко применяется в строительстве в качестве универсального утеплителя. Представляет собой газонаполненный материал, получаемый из полистирола и его производных, а также из сополимеров стирола. Благодаря своей структуре пенополистирол чрезвычайно лёгкий и недорогой материал, обладающий уникальными теплоизоляционными свойствами.

Состав пенополистирола

  • Состав пенополистирола

Полистирол — полимер винилбензола (стирола), который доставляется в виде прозрачных гранул;

  • Газ — наиболее распространённый — обычный атмосферный воздух, который подаётся в расплавленную массу полистирола.
  • При вакуумном способе получения, газа в продукте вообще не будет. Вместо первого компонента, в зависимости от необходимости, могут использоваться другие полимеры. Например:

    • Полимонохлорстирол;
    • Полидихлорстирол;
    • Сополимеры стирола с прочими одномерными (например, акрилонитритом).

    Технология получения материала

    Требует наличия на стадии изготовления разнообразных вспенивающих веществ для заполнения массы полимерного вещества газами. Это могут быть лёгкие для кипения углеводороды (такие, как петролейный эфир, изопентан, пентан или обычный дихлометан) или специальные вещества, которые образуют газ (аммоний нитрат, диаминобензол, азобисизобутиронитрил).

    Помимо всего перечисленного, дополнительными компонентами получаемого изделия могут становиться разнообразные вещества, которые так или иначе улучшают его характеристики:

    • Антипирены — объект статьи сам по себе не обладает высокой жароустойчивостью, а это значит, что в отдельных случаях эту жароустойчивость необходимо повышать при помощи добавления в полистирол веществ, которые обеспечивают достаточную огнезащиту;
    • Пластификаторы — для уменьшения ползучести смеси в процессе застывания и высыхания;
    • Наполнители — для изменения характеристик материала в целом и заполнения гранул чем-то ещё;
    • Красящие вещества — для придания готовому пенополистиролу определённых эстетических качеств.

    Исходя из названия этого материала, можно сделать вывод о том, что этот объект получают из исходного сырья — полистирола. В обычном случае, расплавленную массу полимера наполняют газом при помощи вспенивания.

    В дальнейшем, готовая смесь полимерного материала и газа нагревается паром. Благодаря этому, гранулы увеличиваются в объёме и распределяются равномерно по всему объёму смеси и спекаются друг с другом в одно целое. В результате полистирол резко набирает в объёме.

    Схема цеха по производству пенополистирола

    Для получения огромных объёмов необходимого материала, количество полимера относительно небольшое. Сам материал очень лёгкий и после формования готов к дальнейшей физической обработке и использованию.

    Помимо описанного способа, существуют методы получения этого материала при помощи углекислого газа (в том случае, если необходим жаростойкий пенополистирол), или без какого либо газа вообще (гранулы в нём заполнены вакуумом).

    Свойства

    Изделие обладает рядом физических химических и биологических свойств. Если говорить о механических особенностях, то можно судить о значительной прочности на воздействие краткосрочных нагрузок и нагрузок средней длительности. Такой объект в международных классификациях характеризуется как жесткий пенопласт (ДИН 7726). В соответствии с таблицами, этот материал может выдержать десятипроцентное сжатие в объёме. Но, в нормативных документах отмечается, что после такого сжатия, изделие уже не восстановит свою первоначальную форму.

    Отдельными физическими свойствами, являются теплоизолирующие свойства пенополистирола, его водонепроницаемость (однако, не стоит забывать про диффузию водяного пара) и регулируемую (в зависимости от условий и качества изготовления) пластичность.

    Утепление пола пенополистиролом

    В сравнении с другими материалами в определённых документах приводятся значения необходимой толщины покрытия из других материалов, что бы соответствовать толщине изоляции из пенополистирола всего в 12 сантиметров. При одном взгляде на эти цифры, всё становится понятно.

    Шкала толщины материалов при одинаковой теплопроводности

    По действующим российским строительным нормам толщина стен, одинаково препятствующих теплопотерям в здании, должна быть примерно:

    • Железобетон — 4 м 20 см;
    • Кирпич — 2 м 10 см;
    • Керамзитобетон — 90 см;
    • Дерево — 45 см;
    • Минеральная вата — 18 см;
    • Пенополистирол — 12 см.

    Эти показатели весьма впечатляют. На сегодняшний день, есть совсем немного причин для того, чтобы отказываться от теплоизоляции из субъекта статьи.

    Характеристики

    Стоит остановиться подробнее на каждой из характеристик пенополистирола.

    Схема утепления фундамента

    Крайне низкая теплопроводность

    Благодаря тому, что воздух составляет подавляющий объём во всём готовом изделии, можно судить о хороших теплоизолирующих качествах пенополистирола(а значит такой материал будет замечательно сохранять тепло в помещениях, повысит эксплуатационные сроки трубопроводов, обеспечит высокую надёжность и понизит потери тепла на тепломагистралях, послужит хорошей изоляцией на стационарных холодильных установках, защитит товары на складских помещениях, служит хорошим упаковочным материалом).

    В наше время, когда цены на энергоносители скачут вверх ежемесячно, стоит подумать именно про максимальную изоляцию помещений от разного рода потерь тепла.

    Если посмотреть на подавляющее большинство зданий в городах СНГ в тепловизор зимой, то можно увидеть, как потоки тепла покидают квартиры через стены наружу. С теплоизоляцией из субъекта статьи картина резко меняется. На смену ярко-красным и жёлтым пятнам(горячий, высокий уровень потерь тепла) приходят оттенки синего (потерь тепла почти не наблюдается) и фиолетового.

    Стоит ли объяснять, что на обогрев такого помещения понадобиться куда как меньше энергии и тепла? И всё это, благодаря покрытию толщиной в 12 сантиметров. Вот насколько низка теплопроводность этого материала!

    Практически, абсолютная водонепроницаемость

    Готовое изделие почти не впитывает воду, совсем не разбухает, слабо подвержено процессу капиллярной диффузии (объект статьи не гигроскопичен и будет хорошей изоляцией от осадков, выпадения росы, высокой влажности).

    Готовое изделие почти не впитывает воду

    Так, например, известно, что объект совсем не гигроскопичен. Он не впитывает воду, даже будучи полностью погруженным в неё. Единственное явление проникновения воды в отдельные микроскопические гранулы материала. Но такое проникновение нельзя назвать значительным.

    Даже при погружении в воду, объём поглощенной воды не будет превышать 3% от всего веса плиты. И даже в таком состоянии все прочие свойства материала не пострадают и останутся неизменными. Иначе говоря, изделие можно спокойно эксплуатировать в условиях с любой влажностью.

    В то же время защита от проникновения водяного пара тоже радует. Скорость проникновения водяного пара в плиту составит не больше, чем 1% от самой скорости движения в воздушном пространстве вокруг пенополистирольной плиты. В то же самое время стоит отметить, что водяной пар и жидкая вода легко выходят из этого материала обратно.

    Если соблюдать требования по эксплуатации, то можно использовать плиты для утепления цокольных этажей и подвальных стен. Там вещество изолятора будет находиться в постоянном контакте с грунтом, но на его свойствах это не отразится.

    Прочность

    Специалисты отмечают высокую прочность готового изделия и на изгиб и на сжатие. В зависимости от технологии изготовления, упругая зона деформирования пенополистирола может включать в себя 10% от всего объёма плиты. Если использовать в качестве исходного сырья не полистирол, а другие полимеры, то упругость материала можно повысить или снизить. Прочность готового изделия на сжатие, может составлять до 25 т на метр квадратный. Фактически, эта прочность недостижима для многих других материалов, которые имеют сходное с пенополистиролом применение.

    Химические свойства

    Говоря о химических свойствах, стоит упомянуть тот факт, что пенопласт чрезвычайно устойчив к подавляющему большинству химических веществ. Именно благодаря этому этот изолятор универсален и может эксплуатироваться в разнообразных средах.

    В нормативных документах указана подробная сводка по устойчивости к распространённым веществам:

    • Раствор соли (или морская вода) — полностью устойчив;
    • Мыла и растворённые в воде смачивающие вещества — наблюдается стабильная устойчивость;
    • Отбеливатели — устойчив;
    • Разведённые в воде кислоты — устойчив;
    • Серная кислота — быстро растворяется;
    • Распространённые щелочные металлы — устойчив;
    • Органические растворители — не устойчив;
    • Насыщенные алифатические углеводороды, медицинский бензин — не устойчив;
    • Углеводородные энергоносители — не устойчив;
    • Спирты — условно устойчив.

    При использовании лакокрасочных материалов, необходимо учитывать возможную вероятность нарушения структуры пенополистирола.

    Звукоизоляция

    Акустические свойства материала сильно зависят от одного фактора способности материала к преобразованию энергии звуковой волны в тепло. И именно здесь как нельзя кстати оказываются высокие теплоизоляционные свойства субъекта статьи. Речь идёт о ячеистой структуре пенополистирола.

    Для полной звукоизоляции помещения необходима пенополистирольная плита толщиной в два или три сантиметра. В дальнейшем, чем выше толщина плиты, тем выше соответствующие свойства.

    Также стоит отметить, что свойства самого пенополистирола могут быть улучшены, если создавать объект с высоким содержанием открытых пор и гранул воздуха.

    Биологические свойства

    Говоря о биологической устойчивости субъекта статьи, стоит вспомнить о том, что он не представляет никакого интереса ни для микроорганизмов, ни для каких либо еще насекомых или животных. Он не создаёт для них благоприятную среду, не пригоден в еду ни одному живому существу, не подходит для грибков и плесени. Пенополистирол биологически нейтрален и устойчив.

    Также следует отметить, что изделие совершенно не токсично ни для человека ни для прочих живых организмов. По крайней мере, на протяжении многих лет использования этого вещества в качестве упаковочного, никаких происшествий, отравлений или ранений не было отмечено. Из этого вещества делают упаковки для пищевых продуктов.

    Огнестойкость

    Пенополистирол устойчив к пожарам. Его температура горения в два раза превышает аналогичную у бумаги, и в 1.8 раза превышает температуру самовоспламенения необработанной древесины.

    Пенополистирол горит, как и многие другие материалы, но сам по себе горение не поддерживает. Если открытого огня не будет, то пенополистирол потухнет через несколько секунд.

    Также, отмечается высокая долговечность материала (не разлагается под действием окружающей среды, срок годности в нормальных условиях почти неограничен.

    Виды производимого пенополистирола

    • Виды пенополистирола

    Экструзионный пенополистирол;

  • Беспрессовый пенополистирол;
  • Прессовый пенополистирол;
  • Автоклавный пенополистирол;
  • Автоклавно-экструзионный пенополистирол.
  • Применение пенополистирола возможно разнообразными методами. Однако, свойства объекта говорят сами за себя.

    Хорошее применение

    • Теплоизоляция;
    • Гидроизоляция и влагоизоляция.
    • Звукоизоляция.

    Критерии выбора

    Наиболее интересным является употребление в строительстве. Однако, применение материала именно в этой области мало изучено. Существует ряд критики именно по этому вопросу. Однако, с развитием технологии каркасного строительства, изделие активно используется на малых и крупных строительных предприятиях.

    Пенополистирол в строительстве

    Уже исходя из вышеописанного технического процесса, можно сделать вывод о том, что этот компонент будет чрезвычайно лёгким и недорогим, и может широко применяться в строительном производстве в качестве универсального утеплителя для стен или упаковочного материала.

    Как и любой другой строительный материал, пенополистирол подвергался многочисленным проверкам и исследованиям. Благодаря этим исследованиям, свойства пенополистирола уже полностью изучены. Пенополистирол — объект, которым пользуются в строительстве на протяжении длительного периода времени.

    Выбор конкретной марки пенополистирола должен зависеть от условий эксплуатации изделия.

    Видео

    Посмотрите видео о технологии производства, свойствах и способах применения полистирола

    Добавить комментарий Отменить ответ

    Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

    Пенопласт: технические характеристики, размеры

    Высокие технические характеристики пенопласта обеспечивают ему широкую сферу применения. Особой популярностью материал пользуется у строителей, отлично справляясь с функцией теплоизоляции помещений. Толщина и плотность материала напрямую влияют на его свойства.

    Структура и основные параметры пенопласта

    Состав ячеистой структуры пенопласта чрезвычайно прост – материал привычного белого цвета содержит 2% из полистирола, остальные 98% занимает воздух. Технология изготовления основана на вспенивании полистирольных гранул с последующей обработкой микроскопических элементов газообразователем. Многократное повторение процедуры обеспечивает стройматериалу значительное уменьшение веса и плотности.

    Вспененная масса на следующем этапе подвергается процедуре высушивания, в результате чего остаточная влага испаряется. Процесс проходит в сушильных емкостях на открытом воздухе, после этого пенопласт приобретает привычную для потребителя структуру. Размеры гранул варьируются в пределах 0,5-1,5 мм, толщина стенок не превышает 0,001 мм.

    Готовые гранулы прессуют для придания им формы плит. Чтобы получить требуемые параметры, блоки обрабатывают паром и нарезают специальным инструментом. В зависимости от заказа, размеры пенопласта могут быть стандартной и нестандартной формы. Обычно в технических характеристиках материала указана толщина от 20 до 1000 мм, при этом плиты могут иметь следующие размеры:

    • 500х500 мм;
    • 500х1000 мм;
    • 600х1200 мм;
    • 1000х1000 мм;
    • 1000х2000 мм.

    Многообразие форм выпуска плит пенополистирола и его технические характеристики, среди которых особо ценятся теплоизоляционные свойства, делают его востребованным стройматериалом при утеплении помещений с различной функциональной нагрузкой.

    Свойства и характеристики материала

    Пенопласт выдерживает колебания температур от -50 до +75 о С без изменений технических характеристик. Детально ознакомиться с техническими характеристиками пенопласта поможет подробное описание его свойств:

    • Теплопроводность. Особая технология производства обеспечивает плитам пенопласта высокие теплоизоляционные свойства. Ячейки в форме замкнутых многогранников, размер которых не превышает 0,5 мм, препятствуют проникновению холодного воздуха и значительно снижают теплообмен. При повышении плотности материала данный показатель изменяется.
    • Звукоизоляция и защита от ветра. Стены помещения, в отделке которых использованы плиты пенопласта, надежно защищены от ветра. Среди технических характеристик внимания заслуживает высокая степень звукоизоляции, которая также обеспечивается благодаря ячеистой структуре материала.

  • Влагостойкость. Пенополистирол ценится строителями за низкую гигроскопичность относительно других материалов. Вода не способна проникнуть сквозь стенки ячеек, а только просачивается по каналам.
  • Долговечность и прочность. Пенопласт сохраняет первоначальные технические характеристики на протяжении длительного времени. Плиты способны выдержать значительное давление без деформации и разрушения. Ярким свидетельством может служить применение пенопласта при обустрйостве взлетно-посадочных полос. Толщина плиты пенополистирола напрямую влияет на степень прочности материала, имеет значение и правильность укладки.
  • Внимательного изучения заслуживает устойчивость пенопласта перед агрессивной средой. Показатели устойчивости плит пенополистирола напрямую зависят от состава воздействующего вещества. Плиты пенопласта проявляют устойчивость к растворам:

    • цемента;
    • гипса;
    • битума;
    • кислотам, щелочам и соляным растворам;
    • морской воды;
    • не восприимчивы к воздействию водорастворимых и акриловых красок.

    Длительное соприкосновение с веществами, в составе которых присутствуют масла растительного и животного происхождения, дизтопливо и бензин может негативно отразиться на технических характеристиках пенопласта.

    Когда плиты пенополистирола используются при строительстве объектов, следует избегать контактов с составами, которые агрессивно влияют на структуру материала. Среди них:

    • скипидар;
    • ацетон;
    • органические растворители красок;
    • эфир с уксусно-этиловой основой;
    • всевозможные насыщенные углеводороды и вещества, полученные путем нефтепереработки.

    Сюда относятся мазут, солярка, керосин и бензин. Контакт с вышеперечисленными компонентами приводит к нарушению структуры и потере качеств, указанных в технической характеристике, также может спровоцировать полное растворение.

    Среди положительных качеств плит пенопласта, которые не отражаются в технической характеристике, отмечается удобство использования и простой монтаж. Малый вес обеспечивает легкость в проведении работ, структура не создает сложностей при необходимости нарезки и последующего монтажа.

    Пенополистирол входит в категорию экологически чистых стройматериалов, в процессе эксплуатации он не выделяет ядовитых веществ. При работе с ним не требуется применение средств защиты индивидуального характера. Многочисленные сводные таблицы технических характеристик не отражают многочисленные положительные качества стройматериала. Он не образует пыли при нарезке, ценится за отсутствие запаха, не раздражает слизистые и кожные покровы, не ядовит.

    Пожаробезопасность – важная качественная характеристика пенопласта. При выборе строительного материала, этому показателю уделяют особое внимание. Качественные изделия должны проявлять устойчивость к открытому огню. Плиты пенополистирола относятся к 3-4 классу горючести. Такой материал не поддерживает процесс горения. Температура, при которой он способен вспыхнуть, в 2 раза превышает аналогичный показатель по древесине (+491 о С по сравнению с +230 о С).

    Если в составе пенополистирола присутствует антипирен, класс горючести такого материала снижается до Г2-Г1. В маркировке эта особенность выражена буквой С. Воспламенение плиты пенопласта может произойти в результате длительного контакта с открытым огнем. Прекращение воздействия огнем приводит к его затуханию на поверхности пенополистирольной плиты в течение 4 секунд.

    Отдельные технические характеристики плит пенопласта изложены в сводной таблице:

    Формы выпуска

    Плотность материала выступает определяющим фактором при разделении пенопласта на марки. Она напрямую влияет на показатели прочности и теплопроводности. Технические характеристики отдельных марок помогут определиться со сферой использования материала:

    • Маркировка ПСБ-С 15 принадлежит плитам с самой малой плотностью, которая составляет 15 кг на м 3 . Такие плиты пенополистирола чрезвычайно легкие, применяются для утепления бытовок и строительных вагончиков, т.е. в местах временного пребывания людей.
    • Большей популярностью пользуется марка ПСБ-С 25 , где плотность, соответственно, составляет 25 кг/м 3 . Сфера применения – утепление фасадов зданий, полов, в качестве теплоизоляции кровли.
    • Пенопласт ПСБ-С 35 обладает плотностью 35 кг на кубический метр. Высокие технические характеристики пенополистирола с маркировкой 35 востребованы в процессе производства ж/б конструкций и сэндвич панелей.
    • Чрезвычайно плотной структурой обладает пенопласт 50 . За счет этого плиты активно используется при обустройстве полового покрытия в холодильных складах, строительстве дорог.

    Анализируя таблицы с техническими характеристиками, можно сделать вывод о целесообразности приобретения плит пенополистирола с целью утепления стен плотностью 25 и 35 кг/м 3 . Причем для внутреннего утепления будет достаточно плотности 25, а для отделки снаружи лучше воспользоваться пенопластом 35.

    При выборе материала для утепления стен, имеет значение толщина пенопласта. Точных рекомендаций дать невозможно. Выбор зависит от ряда сопутствующих факторов, куда входят:

    • Климатические условия региона, где расположена постройка.
    • Материал, используемый для возведения стен. Зачастую стены строения состоят из нескольких слоев, различных по своим техническим характеристикам. Поэтому требуется определить суммарный показатель.
    • Плотность плиты пенополистирола, которая определяется маркировкой.

    Обычно, по совокупности факторов, при необходимости утепления внутренних стен применяют пенопласт 50 мм, использование пенопласта 100 мм больше востребовано при наружных работах.

    Достоинства и недостатки

    Рассматривая технические характеристики пенопласта, в заключение стоит подвести итоги о положительных качествах материала и отдельных недостатках.

    Итак, преимущества использования в качестве утепления:

    • Доступная стоимость.
    • Низкая теплопроводность обеспечивает пенопласту высокие характеристики теплоизоляции.
    • Легкий вес и простой монтаж.
    • Низкая гигроскопичность.
    • Экологическая безопасность.

    Недостатков немного, но они присутствуют:

    • Горючесть. При выборе отдайте предпочтение усовершенствованной продукции, в составе которой присутствуют антипирены. Они снижают температуру воспламенения и обеспечивают самозатухание после прекращения воздействия открытым огнем.
    • Пенопласт разрушается под воздействием УФ лучей и отдельных химических составов, поэтому требует защиты.

    Применение плит пенополистирола снаружи без дополнительной отделки нецелесообразно.

    По своим техническим характеристикам пенопласт не уступает другим материалам с теплоизоляционными свойствами, а во многом даже превосходит их. Для получения качественной теплоизоляции стен важно правильно определить необходимую плотность материала и толщину плит. Вычисления ведут с учетом климатических особенностей региона и характеристик стен строения.

    Пенополистирол — характеристики и критерии выбора

    Отопление квартиры в зимнее время обходится нам ой как недешево, а цены на энергоносители с каждым годом непомерно растут. И очень жаль, когда столь дорого обходящееся тепло бесполезно уходит из квартиры наружу. Причем потери эти просто огромны. Впрочем, есть неплохой способ их снизить: обшивание наружных стен дома пенополистирольными, плитами. Этот знакомый всем полистирол характеристики в плане теплоизоляции имеет весьма примечательные. Но так ли хороши его остальные свойства? Сегодня мы об этом расскажем.

    О свойствах пенополистирола – подробно и доступно

    Сперва рассмотрим технические характеристики пенополистирола, которые действительно соответствуют данному утеплителю, позже затронем те моменты его свойств которые являются спорными, но постоянно продвигаются продавцами и производителями.

    О теплопроводности

    Пенополистирол представляет собой не что иное, как множество пузырьков воздуха, заключенных в тоненькие оболочки из полистирола. При этом соотношение таково: два процента полистирола, остальные девяносто восемь – воздух. В результате получается некое подобие твердой пены, отсюда и название – пенополистирол. Воздух герметично запаян внутри пузырьков, благодаря чему материал отлично удерживает тепло. Ведь известно, что воздушная прослойка, находящаяся без движения – великолепный теплоизолятор.

    По сравнению с минеральной ватой коэффициент теплопроводности у данного материала ниже. Он может иметь значение от 0,028 до 0,034 ватта на метр на Кельвин. Чем плотнее пенополистирол, тем больше значение его коэффициента теплопроводности. Так, для экструдированного пенополистирола, имеющего плотность 45 килограммов на кубометр, этот параметр составляет 0,03 ватта на метр на Кельвин. При этом имеется в виду, что окружающая температура не выше +75% 0 С и не ниже -50 0 С.

    О паропроницаемости и поглощении влаги

    Экструдированный пенополистирол имеет нулевую паропроницаемость. А характеристики вспененного пенополистирола, который изготавливается особым образом, иные. Его паропроницаемость варьируется от 0,019 до 0,015 килограмма на метр-час-Паскаль. Это кажется странным, так как, по идее, подобный материал с пенной структурой пар пропускать не способен. Ответ прост – формовка вспененного пенополистирола производится путем разрезания большого блока на плиты необходимой толщины. Вот и проникает пар через разрезанные вспененные шарики, забираясь внутрь воздушных ячеек. Экструдированный пенополистирол, как правило, не режут, плиты выходят из экструдера уже с заданной толщиной и гладкой поверхностью. Поэтому для проникновения пара этот материал недоступен.

    Что касается впитывания влаги, то если погрузить лист вспененного пенополистирола в воду, он впитает ее до 4 процентов. Плотный пенополистирол, изготовленный методом экструзии, останется практически сухим. Он вберет в себя воды в десять раз меньше – всего лишь 0,4 процента.

    Видео: Пенополистирол дышит

    О прочности

    Тут пальма первенства принадлежит экструдированному пенополистиролу, у которого связь между молекулами весьма крепкая. По прочности статического изгиба (от 0,4 до 1 килограмма на квадратный сантиметр) он заметно превосходит рядовой вспененный пенополистирол (его прочность лежит в пределах от 0,02 до 0,2 килограмма на квадратный сантиметр). Поэтому в последнее время вспененного пенополистирола, вырабатывается всё меньше, так как он менее востребован. Метод экструзии позволяет получить более современный материал для изоляции, прочный и влагостойкий.

    Чего боится пенополистирол

    Пенополистирол никак не реагирует на такие вещества, как сода, мыло и минеральные удобрения. Он не взаимодействует с битумом, цементом и гипсом, известью и асфальтовыми эмульсиями. Нипочем ему и грунтовые воды. А вот скипидар с ацетоном, некоторые марки лаков, а также олифа способны не только повредить, но и полностью растворить этот материал. Растворяется пенополистирол и в большинстве продуктов, получаемых путем перегонки нефти, а также в некоторых спиртах.

    Вот только не любит пенопоплистирол (ни вспененный, ни экструдированный) прямых солнечных лучей. Они его разрушают – при постоянном ультрафиолетовом облучении материал становится сначала менее упругим, теряя прочность. После этого дело разрушения довершают снег, дождь и ветер.

    Видео: Пенопласт и ацетон — химический опыт

    О способности поглощать звуки

    Если надо спастись от излишнего шума, пенополистирол стопроцентно не поможет. Ударный шум он несколько приглушить в состоянии, но лишь при условии, что будет проложен достаточно толстым слоем. А вот воздушные шумы, волны которых распространяются по воздуху, пенополистиролу не по зубам. Таковы особенности конструкции и свойства пенополистирола – жестко расположенные ячейки с воздухом внутри оказываются полностью изолированными. Так что для звуковых волн, летящих по воздуху, надо ставить преграды из других материалов.

    О биологической устойчивости

    Как выяснилось, плесень на пенополистироле жить не способна. Это подтверждено американскими учеными, которые в 2004 году провели ряд лабораторных исследований. Данные работы были заказаны фирмами-производителями пенополистирола из США. Результат их полностью удовлетворил.

    Вся правда о безвредности, негорючести и долгом сроке службы

    Полистирол способен служить много лет, не теряя своих свойств – испытания показали, что его можно многократно размораживать и замораживать, и качество материала при этом не страдает. Данный материал не подвержен горению, так как в его состав входят специальные вещества – антипирены. Всё это кажется совершенно правильным и неоспоримым, но лишь на первый взгляд. Есть несколько нюансов. О них поговорим далее.

    Вопрос экологии

    К сожалению, на воздухе пенополистирол окисляется. Причем вспененный пенополистирол, имеющий более рыхлую структуру, сильнее подвержен этому процессу. Экструдированный материал окисляется медленнее, но и его ждет та же участь. Только что уложенный пенополистирол еще и стирол выделяет, так как полная полимеризация материала невозможна на стадии производства. А пока полимеризация не будет завершена, выделение стирола не прекратится.

    Производители пытаются оспорить информацию про вредность пенополистирола. Они говорят, что их продукция менее вредна, чем дерево. Имеется в виду выделение деревом вредных веществ при горении. Действительно, при горении пенополистирола образуется двуокись углерода, окись углерода и сажа. Но если пенополистирол нагреть до температуры, превышающей 80 градусов, то происходит выделение паров вредных веществ. В них содержатся пары: стирола, толуола, этилбензола, бензола и оксида углерода.

    Вопрос горючести

    На самом деле любой пенополистирол горит. Лукавят производители, заявляя, что он затухает самостоятельно, являясь менее опасным, чем дерево – увы, это не так. Подобное заявление явно противоречит российскому ГОСТу 30244-94, по которому пенопласты по горючести причислены к группам Г3 и Г4 – самым опасным.

    Одним из способов извратить факты является эффектное подвешивание пенополистирольной плиты в воздухе, а затем ее поджигание. Для этого на плиту воздействуют снизу зажженной горелкой. Результат говорит сам за себя – выгорает только тот кусочек, который находился в контакте с горелкой, а далее огонь не идет. Но ведь этот опыт никак не соответствует реальным условиям эксплуатации, и может служить лишь в качестве фокуса. А вот если на плоскость из негорючего материала положить кусок пенополистирола и поджечь, она вовсе не потухнет. Ведь раскаленные капли пенополистиролы, образующиеся при нагревании небольшого кусочка, перенесут огонь на всю его поверхность. Результат не заставит себя ждать – плита сгорит полностью.

    Если взять пенополистирол, не включающий в себя антипирены, то его коэффициент образования дыма равен 1048 квадратных метров на килограмм. У пенополистирола с эффектом самозатухания этот показатель больше – 1219 квадратных метров на килограмм. У резины, например, он составляет 850 квадратных метров на килограмм, а у дерева и того меньше – всего 23 квадратных метра на килограмм. Чтобы было понятнее, приведем такие цифры: если задымленность в комнате более 500 квадратных метров на килограмм, то, вытянув руку, можно не увидеть ее пальцев.

    Антипирены (чаще всего гексабромциклододексан) добавляют в пенополистирол для увеличения его пожаробезопасности. У нас в стране принято обозначать такой пенополистирол буквой «С». Это должно, по идее, означать, что материал обладает свойством затухать самостоятельно. Но на практике выясняется, что пенополистирол с антипиреном горит ничуть не хуже, чем не содержащий этой добавки. Он лишь загорается хуже, не делая этого самопроизвольно при повышенной температуре. Класс его горючести – Г2, но через несколько лет он превращается в Г3 или Г4 – свойства антипирена со временем ухудшаются.

    Однако, следует отметить, что пенополистирол в строительных конструкциях никогда не применяется в открытом виде. Поверх этого материала всегда наносится фасадная штукатурка или монтируется стяжка. Поэтому строительные конструкции, в состав которых входит пенополистирол являются пожаробезопасными.

    Вопрос срока службы

    Если правильно эксплуатировать пенополистирол, закрывая его сверху штукатуркой или другим защитно-декоративным слоем, то он прослужит лет 30, не меньше. Правда, на деле всё оказывается не так радужно – то мастера слепят теплоизоляцию наскоро кое-как, то заказчик постарается сэкономить за счет материалов, то неопытный мастер ошибок наделает при монтаже пенополистирольных плит.

    Одна из таких ошибок – неправильный расчет толщины утеплителя. Многим кажется, что если взять толстую тридцатисантиметровую плиту пенопласта, то она и прослужит дольше, и в доме теплее будет. Но это не так – материал большой толщины от перепадов температуры пойдет трещинами и волнами, под которые будет проникать холодный воздух. Надо заметить, что в Европе принята норма – утеплять дома снаружи пенополистиролом не более 3,5 сантиметра. толщиной. Это позволяет во время пожара уменьшить опасность отравления.

    Как безошибочно выбрать пенополистирол

    Пенополистирол является одним из самых популярных строительных материалов. Он легкий, теплый и дешевый, а работать с ним очень просто. Так как спрос велик, то и предложений от производителей появляется всё больше. И каждый из них уверяет, что именно его пенополистирол – самый лучший, а с качеством выше всяких похвал.

    1. Теряясь от бесчисленного числа предложений, не спешите покупать материал. Сначала внимательно изучите его параметры. Если вам надо утеплить фасад, берите пенополистирол ПСБ-С, позиционирующийся как самозатухающий. Марка его должна быть не ниже сороковой. А если марка имеет число 25 и менее, то и не смотрите в сторону такого материала – он разве что для упаковки годится, но никак не для строительных работ.

    2. При покупке материала проверяйте по каким стандартам он изготовлен. Если производитель изготавливает продукцию не по ГОСТ, а по собственным ТУ, то характеристики материла могут отличаться. Например пенополистирол ПБС-С-40 (сороковой марки) может иметь различную плотность – от 28 до 40 килограммов на кубический метр. Изготовителю выгодно таким образом вводить покупателя в заблуждение – на производство пенополистирола меньшей плотности уходит меньше средств. Поэтому нельзя ориентироваться лишь на число в названии марки, а надо попросить показать документы подтверждающие технические характеристики пенополистирола.

    3. Перед покупкой попробуйте отломить кусочек материала с самого края. Если это окажется низкосортный упаковочный пенопласт, то он разломается с неровным краем, по бокам которого будут видны круглые маленькие шарики. Материал же, полученный методом экструзии, на месте аккуратного разлома имеет правильные многогранники. Линия разлома будет проходить через некоторые из них.

    4. Что касается производителей пенополистирола, то лучшими из них являются европейские фирмы «Polimeri Europa», «Nova Chemicals», «Styrochem», «BASF». Не отстают от них и российские компании-производители, такие, например, как «Пеноплэкс» и «Технониколь». Они имеют мощность производства, которой вполне хватает для изготовления пенополистирола весьма высокого качества.

    Заключение

    Хотя пенополистирол, как выяснилось, горючий материал и выделяет при сильном нагревании вредные вещества, он остается одним из самых востребованных теплоизоляторов. Ведь как утеплитель пенополистирол имеет массу преимуществ: он самый дешевый, легко режется обычным ножом, почти не впитывает влагу и хорошо держит тепло. Не зря четыре европейских здания из пяти имеют именно пенополистирольное утепление фасада. Причем как жилые дома, так и офисы, и производственные помещения.

    Правда, говорить о длительных исследованиях данного материала пока рано – еще и полвека не прошло с начала его использования. Поэтому те, кто говорят о сроке службы пенополистирола более 80 лет, могут подтвердить свои слова только испытаниями в лабораторных условиях. Но им стопроцентно верить не стоит – ведь для того, чтобы получить нужные результаты, можно особые образцы в лабораторию отправить.

    Самое главное при эксплуатации пенополистирола во внешней среде – надежно укрыть его от солнечных лучей и атмосферных воздействий. Для этого надо использовать штукатурную смесь, в состав которой входит цемент. Покрытие следует накладывать плотно, не должно остаться ни одного просвета. Иначе крохотный солнечный лучик может со временем полностью разрушить теплоизоляцию.

    А вот внутри пенополистирол для утепления применять не стоит, что бы ни утверждали производители. Пусть себе говорят, но ведь в случае пожара их рядом не окажется, а вот продукты горения могут причинить огромный вред, унося здоровье, а порой даже жизни людей. Примером может быть всем известная трагедия в клубе Хромая лошадь, где большинство посетителей просто задохнулись продуктами горения данного утеплителя.

    Видео: Пенополистирол — плюсы и минусы

    Пенопласт состав и свойства —

    Пенопласт — свойства и характеристики недорогого утеплителя

    Пенопласт – один из самых эффективных синтетических утеплителей, используемых для наружной и внутренней отделки дома. Он быстро приобрел популярность благодаря хорошим эксплуатационным качествам и стал распространяться в многочисленных областях частного и промышленного строительства.

    Состав и структура материала

    Основной компонент пенопласта – вспененный полистирол, причем самого полимера в готовом продукте содержится всего около 2% (по объему). Все остальное пространство занимает газ (природный или углекислый), заключенный в замкнутые полистирольные капсулы или ячейки. Макроструктура материала представляет собой гранулы диаметром в несколько миллиметров, спрессованные и затем разрезанные в конгломераты разной формы.

    Стенки полимерных капсул обладают минимальной пористостью, поэтому в ячейки с газом почти не попадает влага. Это поддерживает низкую плотность пенопласта и сохраняет его теплоизоляционные качества. Для снижения горючести в материал вводят ряд добавок, снижающих время самостоятельного горения (без внешнего источника пламени). Благодаря этому повышается пожаробезопасность при условии кратковременного воздействия огня.

    Физические свойства пенопласта

    К главным характеристикам пористого полистирола относятся:

    • прочность – пенопласт не отличается выдающимися прочностными характеристиками и способен крошиться и ломаться даже при слабом механическом воздействии. Его можно легко повредить при помощи острых предметов или просто ударив по поверхности. Чтобы снизить вероятность разрушения, пенопласт покрывают слоями более твердого материала, равномерно распределяющего внешние нагрузки;
    • гибкость – пенополистирол слабо поддается изгибающим воздействиям и может сломаться под ними в любой момент. По этой же причине пенопластовые плиты устанавливают лишь стационарно, избегая любых крутящих нагрузок;
    • теплопроводность – наличие в полых капсулах газов (естественных теплоизоляторов) обеспечивает материалу низкий коэффициент теплопередачи. Этому также способствует отсутствие конвекции внутри пор из-за их малого диаметра. Чтобы полностью прогреть кусок пенопласта до заданной температуры, понадобится длительное время;
    • склонность к усадке – свободнолежащие плиты из пенополистирола поддаются незначительной усадке, вызванной силой тяжести. Величина усадки составляет 1,5-3 мм в течение шести месяцев. По окончании этого срока естественное уплотнение материала прекращается;
    • температурное расширение – при повышении температуры линейные размеры плиты увеличиваются (процесс является обратимым). Численные показатели расширения соответствуют примерно 1 мм на 1 м плиты пенопласта при изменении температуры на 15-20 °С;
    • паропоглощение – пенопласт менее стоек к диффузионному проникновению влаги, чем к воздействию жидкой воды, поэтому в особо влажных помещениях его поверхность дополнительно прикрывают слоем металлической фольги. При ее отсутствии часть водяных паров может проникать через слой материала и конденсироваться при снижении температуры, что отрицательно влияет на всю теплоизоляционную систему.

    Химические свойства

    К эксплуатационным параметрам материала, обуславливающим долговечность под действием внешних факторов, относятся:

    1. химическая устойчивость – пенополистирол невосприимчив ко многим веществам, кроме растворителей и кислот-окислителей. Смеси на основе ацетона, эфиров и легких углеводородов быстро растворяют пенопласт, не оставляя от него даже видимых следов. Со щелочами пенопласт умеренно устойчив, однако, специально подвергать их воздействию все же не стоит;
    2. температурная стойкость – пенопласт имеет низкую температурную границу разрушения. Уже при 60-70 °С из него начинают выделяться газы, являющиеся продуктами деструкции исходного полимера. При температуре выше 100 °С разложение полистирола происходит особенно интенсивно и сопровождается еще большим количеством токсичных выделений. Тяжелые последствия на организм могут наступить даже спустя несколько дней после их вдыхания.

    Пожарная безопасность пенопласта двояко трактуется сторонниками и противниками материала. Первые утверждают про его высокую устойчивость к пламени, аргументируя это тем, что подожженный пенопласт практически не поддерживает огонь без постороннего источника тепла. Вторые сетуют на выделение большого количества газов при пожаре, вредных для человека. При объективном рассмотрении пенопласт – довольно горючее вещество, требующее правильного обращения при отделке зданий.

    Видео: Пенопласт (пенополистирол, ППС, EPS). Преимущества и недостатки.

    Биологические свойства пенопласта

    Пенопласт относится к группе строительных материалов, которые не поддаются воздействию микроорганизмов. Из-за слабого водопоглощения на поверхности пенопласта очень медленно образуется плесень. Грибковые поражения пенополистирола можно наблюдать лишь в очень влажных помещениях с отсутствующей вентиляцией.

    В отличие от бумаги или древесины, пенопласт не разрушается при появлении плесени, а ее налеты можно легко очистить с поверхности вручную. Деструкция утеплителя, наблюдаемая на протяжении длительного времени, связана не с биологическими факторами, а с действием ультрафиолета, тепла и кислорода воздуха.

    Применение пенопласта в ремонте и строительстве

    Благодаря невысокой стоимости, малой плотности и хорошим теплоизоляционным качествам, пенопласт используют во всех строительных сферах – от возведения капитальных стен до отделки помещений. Его часто рекомендуют в качестве утеплителя крыши и подкровельного пространства, уложенного снаружи и внутри здания. Чтобы получить действительно экологичную и безопасную постройку, к отделке пенопластом следует подходить с большим вниманием.

    Способы использования пенополистирола:

    • обшивка наружной части стен. Внешний пенопластовый слой необходимо покрыть слоем штукатурки или другого прочного материала, чтобы избежать разрушения при механическом и солнечном воздействии;
    • отделка помещения изнутри. При возведении небольших домов часто используют метод несъемной опалубки, при котором промежуток между стенами из пенопластовых блоков заливается бетоном. Чтобы защитить жильцов в случае пожара, внутренний слой пенопласта нужно укрыть слоем штукатурки толщиной не менее 30 мм.
    • как прослойка между двумя стенами – используется в капитальном строительстве и является оптимальным строительным решением. Такие постройки не обладают выдающимися теплотехническими характеристиками, однако, температура в них зимой все же выше, чем в домах без пенопласта, а в жару внутренние поверхности стен нагреваются меньше. Подобное расположение более безопасно с пожарной точки зрения, поскольку даже при интенсивном возгорании прослойка не сможет воспламениться.
    Видео: Утепление пенопластом фасад. Как выбрать пенопласт. Как выбрать сетку для пенопласта.

    Совет: при использовании пенопласта внутри помещения через него не следует прокладывать трубы отопления и подвода горячей воды, а также электрическую проводку без металлического гофрирования. Локальные перегревы в местах контакта пенопласта с коммуникациями будут приводить к ускоренному разложению полистирола и выделению вредных паров.

    Выводы: пенопласт – эффективный теплоизоляционный материал, обладающий стойкостью к влаге и не изменяющий своих характеристик при условии нормальной эксплуатации. Из-за слабой устойчивости пенополистирола к высоким температурам и чрезвычайной токсичности продуктов горения следует уделять особое внимание его защите негорючими и огнестойкими покрытиями. Пенопластовые утеплители лучше всего использовать для защиты внешней стороны стен и теплоизоляции в межстенном промежутке, чтобы исключить возможность их нагрева и разложения.

    Пенопласт состав и свойства

    Климат России вынуждает нас применять все возможные утеплительные материалы. Наиболее популярный вариант – это пенопласт. Благодаря своим уникальным теплоизоляционным свойствам и приемлемой цене, пенопласт является наиболее доступным материалом.

    Содержание

    Что такое пенопласт

    Пенопласт – один из видов утеплителя, используют его как для внутреннего, так и наружного утепления стен. Внутреннее утепление стен пенопластом обеспечит вам отличный результат. Этот материал почти на 100 процентов состоит из воздуха, несколько процентов – это клетки из полистирола, который был вспенен. Применяется такой материал везде, т.к. он полностью экологичен. Под «пенопластом» можно понимать многое — это различные полимерные материалы, которые обладают схожими свойствами.

    полистирольные пенопласты

    Полистирольный — это вид пенопласта, который встречается нам в коробках с бытовой техникой. Полистирольный пенопласт – это множество шариков, которые были скреплены между собой. Достаточно экономически выгодный способ утепления. Стены, потолки и полы – это не единственные возможности применения полистирола.

    пенопласт из полиэтилена

    Это полупрозрачный и мягкий материал. Из него производится продуктовая упаковка.

    поливинилхлоридный пенопласт

    Это тот вид пенопласта, который относится к негорючим материалам.

    полиуретановый пенопласт

    Поролон – эластичный и воздухопроницаемыми материал. Такой пенопласт широко применяется в изготовлении мебели и утеплении оконных конструкций.

    Свойства и основные характеристики.

    Пенопласт обладает уникальными свойствами утеплителя.

    1. Теплоизоляция. Хорошая теплоизоляция данного материала достигается наличием в его составе воздуха, поскольку воздух — это уже отличный теплоизолятор, а благодаря особому строению ячеек, тепло не уходит наружу.

    2. Совместимость пенопласта с другими строительными материалами, а это значит, что по утеплителю можно использовать различные штукатурки и штукатурные смеси.

    3. Долговечность – это не менее важный показатель. Пенопласт весьма долговечен и является стойким к нашим суровым погодным условиям. Однако единственный, кто может повредить пенопласт – это грызуны. Срок эксплуатации может достигать 50 лет при нормальных климатических условиях.

    4. Пожароустойчивость достигается, благодаря добавлению в состав пенопласта антипиренов – специальных ингредиентов, подавляющие возгорание.

    5. Превосходные звукоизоляционные свойства достигаются, благодаря пористости материала, поэтому он может выступать, как потолочный пенопласт.

    Преимущества перед другими видами утепления

    На сегодняшний день есть много видов утепления, но самый популярный – это утепление пенопластом и минеральной ватой. Так что же лучше, минвата или пенопласт:

    1. Удобство монтажа. Обычно, монтаж пенопласта не требует каких-то умений и специальных знаний, но при утеплении стены минеральной ватой, нужно учитывать, что должен быть соблюден «воздушный зазор», т.е. расстояние от стены до минеральной ваты должно составлять 2-3 см.

    2. Способность «дышать» — это не менее важное преимущество пенопласта перед минеральной ватой, поэтому пенопласт используют, преимущественно, не только в деревянных банях и домах, но для утепления фасадов.

    3. Способность пропускать пар. Использование минеральной ваты в бане без пароизоляции – это не лучший вариант, т.к. минеральная вата быстро насытится влагой, что приведет ее в негодность. Но в этом плане пенопласт – это то, что нужно.

    4. Единственный недостаток при утеплении бани этим материалом – это резка пенопласта, поскольку многие просто не переносят жуткого скрипа во время выполнения работ, а т.к. резать его придется долго, то стоит подумать перед выбором такого вида утеплителя.

    5. Что теплее. Ответить на этот вопрос немного сложнее. С одной стороны, можно сказать, что минеральная вата является своеобразной «шубой», но при обращении к профессионалам, общая конструкция с пенопластом может быть не хуже, это достигается, благодаря толщине пенопласта. Стоит отметить, что для ваты дополнительно требуется покупать пароизоляцию, что приведёт к непредвиденным расходам.

    Как правильно выбрать пенопласт

    К выбору пенопласта стоит подойти со всей ответственностью. Следуйте следующим правилам, и вы выберете хороший пенопласт для утепления стен:

    1. Прежде чем купить пенопласт, подумайте для чего он вам нужен, от этого будет зависеть какова будет его плотность. Так, для утепления стен под вагонкой или гипсокартонном подойдёт пенопласт с плотностью 15 кг/м3, а при утеплении стен снаружи – 25кг/м3. Кроме стен, пенопластом можно еще утеплить потолок и пол для дополнительной звукоизоляции, тогда плотность – 35 кг/м3.

    2. Место хранения. Очень важно продумать, где этот строительный материал будет храниться до его дальнейшей реализации. Если это будет открытый воздух, то пенопласт потеряет свои теплоизоляционные свойства.

    3. Во время покупки попросите у продавцов все необходимые документы на данный утеплитель. При этом, вы будете уверены в качестве товара.

    4. Цвет пенопласта должен быть белый, если где-то он поменял свою окраску, то можно с уверенностью предположить, что это некачественный товар. Также от пенопласта не должно ничего отшелушиваться.

    5. Попросите продавца взвесить пачку с пенопластом. После этого произведите несложные математические расчёты и вычислите вес одного кубометра. (минимальный вес 15 кг).

    6. Пощупайте пенопласт. Качественный материал должен быть мягким и упругим, если это не так, то лучше покупку не производить.

    Как укладывать пенопласт

    Во-первых, стоит подготовить стены, т.е. требуется выровнять их, старую краску нужно зачистить. После нанесения штукатурки на очищенную стену, нужно пройтись грунтовкой. Перед приклеиванием самого пенопласта, требуется придать ему шершавость с одной стороны, т.е. пройтись игольчатым валиком.

    Клей можно наносить и на стену, и на сам материал. Начинать работы следует снизу, это требуется для того, чтобы в будущем материал не сполз. Укладка производится буквой Т.

    После закрепления пенопласта, нужно дополнительно его укрепить с помощью специальных дюбелей.

    Стыки между листами пенопласта следует обработать монтажной пеной, а после ее высыхания – удалить лишнюю.

    Укладка пенопласта – дело несложное, но к его выполнению нужно отнестись серьезно.

    Пенопласт — технические характеристики утеплителя

    С помощью пенопластового покрытия можно утеплять различные типы поверхностей: стены, полы, потолки. Использование такого утеплителя впоследствии позволит сэкономить на отоплении жилища. Немаловажно и то, что пенопласт – доступный по цене материал, поэтому ему отдают предпочтение.

    Если утепляются стены, пенопласт обычно прокладывают по их наружной стороне. Для этого используется пенопласт, технические характеристики которого позволяют применять его в контакте с внешней средой.

    Помимо этого, материал подходит для отделки помещения изнутри. Несмотря на то, что данный способ менее популярен, эффективность при этом сохраняется.

    Эксплуатационно-технические характеристики материала

    Пенопластовый утеплитель характеризуется рядом неоспоримых преимуществ. Данный материал имеет небольшой удельный вес, он лёгкий и дышащий, не аккумулирует в себе влагу, с течением времени не гниёт.

    В целом пенопласт обладает рядом технических характеристик:

    1. Хорошие теплоизоляционные свойства. Особенности структуры пенопласта обеспечивают его низкую теплопроводность. Наименьшим удельным весом отличается пенопласт ПСБ-С 15, характеристики теплоизоляции его достаточно высоки. К примеру, такой утеплитель в 17 раз хуже проводит тепло, чем кирпичная кладка. Важно и то, что внешние колебания температуры и влажности не влияют на характеристики пенопласта.
    2. Шумоизоляция. Это свойство обусловлено пористостью структуры, которой обладает пенопласт, технические характеристики обеспечивают надёжную изоляцию пространства от посторонних звуков. В большинстве случаев вполне достаточно бывает 2-3 см пенопластового слоя.
    3. Устойчивость к влаге. Пенопласт – водонепроницаемый материал, он не подвержен набуханию и деформации. Это позволяет применять его в непосредственной близости от влажного субстрата (в частности, для утепления фундамента).
    4. Удобство установки. Применение пенопластового утеплителя существенно сокращает трудозатраты. Материал не требует каких-либо специфических инструментов, не образует пыль.
    5. Долговечность в использовании. Длительный срок службы делают универсальным пенопласт, технические характеристики с течением времени практически неизменны. Он не меняет своих свойств под воздействием физико-химических факторов, устойчив к нагрузкам, при соблюдении правил эксплуатации не смещается со временем. Материал не представляет собой питательную среду для микроорганизмов и плесени.
    6. Стойкость к химическим воздействиям. В химическом плане пенопласт является достаточно инертным материалом. С большинством бытовых соединений материал не вступает в реакции. Он устойчив к воздействию солевых растворов, кислот, спиртосодержащих жидкостей, мыла, удобрений, красок на водной основе. Отчасти деформироваться он может только под влиянием некоторых органических растворителей.

    Марки пенопласта

    Существует несколько марок пенопласта, используемых в качестве утепляющего материала. Выделяют:

    • пенопласт ПСБ-С 35;
    • пенопласт ПСБ-С 25;
    • пенопласт ПСБ-С 15, характеристики данной марки позволяют использовать её для утепления в квартирах несколько чаще, чем прочие.

    Цифровые значения в маркировке указывают на плотность материала. Чем плотнее материал, тем он легче проводит тепло. Соответственно лучшими теплоизоляционными свойствами обладает марка ПСБ-С 15. С другой стороны, это наиболее хрупкий материал.

    Марку ПСБ-С 35, в основном, используют для фигурной резки, формирования перегородок и подвесных потолков. В качестве утеплителя его применяют на участках, имеющих контакт с неблагоприятными внешними факторами (кровля, фундамент, цокольный этаж).

    Характеристики материала по профилю безопасности

    Безопасность используемых в помещении материалов очень важна, в этом отношении пенопласт (технические характеристики свидетельствуют об этом) является одним из приоритетных материалов.

    Выделяют следующие характеристики:

    1. Экологичность материала. Производство пенопласта в значительной мере является экологически чистым. Его использование в строительных нуждах, а также утилизация остатков сырья не наносят вреда окружающей среде и здоровью человека.
    2. Безопасность в отношении пожаров. Пенопласт можно поджечь, но сам по себе он не поддерживает процессы горения. Его поверхность оплавляется, нижележащие слои при этом не страдают. Воспламенение может возникнуть при контакте с открытым огнём, после прекращения воздействия материал потухает в течение 3-4 секунд.

    Пенопласт как утеплитель

    Если вы решили выбрать пенопласт в качестве утеплителя, то, скорее всего, после изучения рынка, вы будете удивлены, как много есть разновидностей этого, на первый взгляд, знакомого всем материала.

    Пенопласт является материалом, который используется для теплоизоляционных целей. Он получается благодаря вспениванию полистирольных гранул. Ячейки, которые получаются в результате этого, обладают многогранной формой, их размер до 8 мм. В составе материала 98% воздуха и 2% полистирола.

    Плюсы и минусы пенопласта

    Как мы уже упоминали, пенопласт является популярным материалом для утепления, при этом главным преимуществом здесь является невысокая стоимость, но помимо этого, такой материал имеет свои плюсы и минусы. Итак, рассмотрим основные из них.

    Полистирольный пенопласт может быть прессовым и беспрессовым. Их несложно различить, даже ввиду отсутствия профессиональных знаний. Если вы когда-нибудь видели структуру этого материала, то, скорее всего, заметили, что он состоит из небольших шариков. Беспрессовый очень часто можно увидеть в коробках с бытовой техникой, он применяется для упаковок. Прессовой по виду и свойствам практически не отличается от беспрессового. Его сложнее сломать, поскольку гранулы в нем сцеплены прочнее.

    Экструдированный пенополистирол являет собой почти то же, что и беспрессовый пенопласт. Эти материалы обладают главными минусами: поскольку есть полости между гранулами, то в них в помещение проникают водяные пары, а при минусовых температурах они скапливаются. Это приводит к постепенному разрушению.

    Экструзионный пенопласт несколько выигрывает в таком отношении. По виду у него однородная структура. Наверняка, вы его видели, поскольку из него нередко делают пищевые упаковки и одноразовую посуду. Но по сей день существует мнение о токсичности этого материала. Сам полистирол не опасен, но в нем все же есть остаточный стирол, который очень коварен и вреден. Экструзионный материал имеет такие плюсы как: большая прочность, долгий срок службы, который может достигать даже 100 лет.

    Полиэтиленовые пенопласты очень эластичны. Скорее всего, вы уже встречались с этим материалом. В эти тонкие листы нередко заворачивают хрупкие предметы. Кроме того, распространен и экструзионный полиэтилен. Из него выпускают полупрозрачные листы с разной толщиной и отличающиеся гибкостью. Пенопласт из полиэтилена отличается прочностью, что приближает его к экструзионному пенополистиролу, но главная разница в том, что он не токсичен.

    Пенополиуретановый пенопласт является самым используемым в быту, народное его название — поролон. Он отличается хорошей эластичностью. В нем открыты поры, а значит, он может «дышать». Из пенополиуретана создаются различные строительные пены. Но такие пенопласты весьма огнеопасны, хотя могут быть и самозатухающими.

    Поливинилхлоридный пенопласт очень похож на экструзионный пенополиэтилен по свойствам. Кроме того, он отличается эластичностью, не содержит в составе токсичных элементов, а также сам по себе самозатухающий.

    Свойства пенопласта

    Такой утеплитель для наружных работ как пенопласт имеет следующие свойства:

    1. Влагостойкость. У плит из пенополистирола влагопоглощаемость немного ниже, чем у минваты. Плиты материала при длительном погружении в воду отличаются впитыванием очень малого процента воды, что позволяет использовать его для утепления фундамента.
    2. Защита от ветра и звука. Утепление стен пенопластом не требует создания дополнительной защиты от ветра. Кроме того, повышается и звукоизоляция помещений.
    3. Стабильность размеров. Плиты пенополистирола отличаются стабильностью в конструкции, при этом, на протяжении всего срока использования они не уменьшаются, не садятся и не сдвигаются.
    4. Стойкость к нагрузкам. Одним из самых важных свойств является стойкость к нагрузкам, что делает преимущество этому материалу перед минватой.
    5. Удобное применение. При монтаже пенополистирола не придется использовать никакие средства защиты, поскольку он не имеет запаха, не токсичен, а также не создает пыль.
    6. Невоспламеняемость. Все плиты пенополистирола производятся из материала, содержащего огнестойкий компонент антипирен. Температура использования плит от -200 до +85 градусов.
    7. Долговечность. Низкая поглощаемость влаги обеспечивает стойкость к нагрузкам, а также способность к теплоизоляции в условиях влажности. Из-за этого, на протяжении всего срока службы качество плит не снижается.

    Пенопласт используется в качестве наружного утеплителя в таких случаях:

    • внутреннее и наружное утепление стен;
    • утепление дома и кровли;
    • утепление перекрытий;
    • утепление пола.

    Технология наружного утепления пенопластом

    Процесс утепления фасада имеют несколько этапов:

    1. Подготовка основания. Прежде чем начинать работы, нужно проверить основание. Необходимо чтобы на стенах не было отслоения отделочного слоя. Если такие проблемные зоны имеются, то их нужно удалить.
    2. Грунтовка основания. После подготовки нужно провести обработку поверхности грунтовкой глубокого проникновения. Такой процесс предотвратит влагопоглощение основания, что не позволит клею сохнуть быстро, а значит сделает его максимально прочным.
    3. Закрепление стартовой планки. К поверхности стены для утепления крепится стартовый профиль, так, чтобы плиты теплоизоляционного материала заходили за перекрытия нижнего этажа примерно на 25−30 см. Профиль крепят дюбелями в 6−8 мм. По ширине профиль должен совпадать с утеплителем.
    4. Закрепление утеплителя.

    Подготовка и нанесения клея

    Если вы работаете с сухой цементной смесью, то ее нужно затворить в воде перед самым применением. Для создания и смешивания смеси используется низкооборотная дрель с миксером. В емкость нужно залить нужное количество воды, а смесь насыпать постепенно, постоянно ее перемешивая. После этого в течение 5 минут она должна выстояться, а потом снова перемешаться. Полная готовность смеси достигается через 1,5−2 часа.

    Существуют разные способы укладки клея на утеплитель, если присутствуют перепады на основании:

    • до 5 мм. — клеящий состав наносится сплошным слоем с использованием «гребенки»;
    • до 10 мм. — состав наносится полосками по периметру, а 1 полоса наносится посередине;
    • от 10 мм и выше — клей нужно нанести маячками, примерно 6−8 штук на 1 плиту теплоизолятора.

    Приклеивание и закрепление плит

    Установку плит нужно производить снизу вверх, но 1-й ряд нужно ставить на цокольный профиль. При использовании метода промышленного альпинизма, можно устанавливать плиты сверху вниз, из-за сложности. В процессе укладки важно класть плиты «кирпичной кладкой».

    Зазор между плитами не должен быть больше 2 мм. Если шов получается больше, то его задувают клеем-пеной или закрывают полоской утеплителя.

    Плиты крепятся «зонтами». Это делается после полного застывания клея. Временной диапазон 24−72 часа. Дюбеление проводится в заранее отмеченных точках, в которых бурят отверстия под крепеж. Дюбель не должен выступать над основанием больше, чем на 2 мм.

    Армирующий слой и отделка

    Чтобы защитить утеплитель существуют фасадные смеси для армирования плит. Первый слой наносят равномерно по всей поверхности, толщина должна быть не более 2 мм. На свежий раствор укладывают стеклосетку. После того как высохнет основание, на поверхность наносят второй слой смеси, толщина которого должна быть уже до 3 мм.

    После полного высыхания защиты нужно поверхность отгрунтовать. Затем можно нанести декоративный слой. Для отделки используются акриловые, минеральные и силиконовые штукатурки. Ассортимент таких материалов довольно широк.

    Отзывы о пенопласте

    Мы проводили утепление крыши гаража, примыкающего к дому. Если говорить о теплоизоляционных свойствах пенопласта, то здесь все супер. В гараже теперь гораздо теплее. Стыки мы заделывали обычной монтажной пеной. Но возникла проблема. Пенопласт грызут мыши, вскоре они могут сделать в нем сквозные отверстия! По этой причине для других помещений не буду пользоваться пенопластом.

    Я решил использовать пенопласт как утеплитель в процессе стройки. Вышло так, что второй этаж не успели достроить за один сезон, поэтому пришлось в срочном порядке утеплять потолок и стены. Для этого я взял листы толщиной в 5 см. Решено было использовать пенопласт, поскольку до этого я так утеплил бытовку, а нареканий до сих пор не возникло.

    Пенопласт является хорошим материалом, но перед применением нужно подумать, какие есть проблемы в помещении. Не советуется, к примеру, его использование в доме с грызунами, недостаточной вентиляцией, а также высоким уровнем влажности. Этот материал отличается дешевизной, легкостью, хорошими водоотталкивающими свойствами, теплоизоляцией. С ним легко работать. Лучше всего походит для утепления квартир.

    Утеплитель пенопласт для применения в строительстве частных домов. Состав, виды и характеристики пенопласта

    В этой статье речь пойдет о таком популярном материале, как пенопласт. Его широко используют в строительных целях, для упаковки различных вещей и товаров, в качестве теплоизолятора и изготавливают множество полезных конструкций. Он обладает рядом свойств, которые делают его уникальным материалом. Чуть ниже мы подробнее рассмотрим его достоинства и недостатки.

    Что такое пенопласт?

    Пенопласт – это особый класс материалов, который представляет собой пластические массы со вспененной структурой, белого цвета.

    Структура

    Большую часть объема пенопласта составляет газ. Его плотность значительно ниже, чем у материала на основе которого он изготовлен – полимера. Тепло проходит только в отдельно взятых ячейках, благодаря этому он обладает хорошими теплоизоляционными качествами.

    Качественное шумоподавление обусловлено тем, что тонкие перегородки ячеек – плохой проводник для звука. Пенопласты изготавливаются почти из всех широко известных полимеров. Плотность и механическая прочность пенопласта разнится, зависит от технологии производства и обработки и от состава изначального сырья.

    Из чего сделан?

    Обычно в бытовых условиях мы чаще всего сталкиваемся с беспрессовым пенополистиролом. Гранулы стиропора (ПСВ / EPS) производят путём полимеризации стирола и добавляют туда пентан, который и образует поры. Пенополистирол – очень популярный теплоизоляционный материал, на 98 % состоящий из газа, заключенного в микроскопических тонкостенных ячейках из полистирола.

    Процедуру вспенивания полистирола производят несколько раз и вследствие этого, плотность материала становится значительно меньше.

    Потом полученную массу сушат, чтобы удалить остатки влаги. После просушивания гранулам придают форму знакомых нам плит.

    Прессование делается на специальных станках, после этого пенопласт обрабатывается горячим паром.

    Толщина плит пенопласта может быть от двадцати до тысячи мм. Ниже мы подробнее рассмотрим технические характеристики этого материала.

    Технические характеристики пенопласта

    Теплопроводность

    Одним из главных положительных свойств пенопласта является его уникальная теплоизолирующая способность. Объяснить это можно тем, что многогранные ячейки пенопласта полностью замкнуты и, следовательно, препятствуют циркуляции воздуха, что не дает проникнуть холоду и сохраняет тепло.

    Защита от ветра и звокоизоляция

    Причина высокой степени ветрозащиты и звукоизоляции кроется также в ячеистой структуре. Чем больше толщина слоя при монтаже материала, тем лучшей шумоизоляции можно достигнуть в здании.

    Благодаря его структуре, ветру очень сложно проникнуть через слой пенопласта уже в 2-3 см.

    Низкая гигроскопичность

    Конечно по сравнению с другими материалами у пенопласта достаточно низкое влагопоглощение.

    Это обусловлено тем, что вода проникает только по отдельным просветам между ячейками. Однако при длительном воздействии времени и холода, этот процесс может стать разрушительным.

    Прочность и долговечность

    В зависимости от толщины плиты и качества укладки пенополистирола, его долговечность будет отличаться.

    Даже при воздействии негативных факторов пенопласт прослужит около 10 лет, что является немалым сроком.

    Выдерживает высокое давление, не деформируясь. Используется даже при постройке взлетных полос для самолетов.

    Устойчивость к биологическому и химическому воздействию

    Очень устойчив к воздействию на него солей, извести, цемента, краски, лака, различных кислот. Негативное влияние окажут агрессивных химические составы, такие как: растворители, ацетон, скипидар, солярка, дизель, мазут, керосин, спирт и вещества, содержащие в составе животные и растительные масла.

    При их воздействии, структура может полностью разрушиться и раствориться. Пенопласт неподходящая среда для размножения микроорганизмов, но при загрязнении они могут там появится.

    Простота установки и удобство использования

    Материал крайне легок по своему весу и поэтому плиты пенопласта легки в установке и обращении. Можно нарезать на нужные куски, не используя специальных инструментов.

    Не нужны средства защиты при работе с ним, потому что пенополистирол является нетоксичным материалом.

    Пожаробезопасность

    Хотя производители этого продукта уверяют, что он абсолютно пожаробезопасен, это не совсем правда. Конечно, по сравнению с древесиной, температура при которой он загорится будет в два раза выше, а температура самого горения в несколько раз ниже.

    Воспламеняется он только при непосредственном контакте с источником огня. Когда воздействие сходит на нет, горение прекращается в течение нескольких секунд. Эти показатели характеризуют его как относительно безопасный стройматериал.

    Виды пенопласта

    Подразделяется на следующие виды:

    • полистирольные;
    • полиэтиленовые;
    • поливинилхлоридные;
    • полиуретановые.

    Полистирольный

    Есть два способа производства этого вида пенопласта:

    1. Беспрессовый. Эта разновидность знакома каждому человеку. Покупая технику для дома, можно обратить внимание на то, что она упакована в пенопласт, состоящий из маленьких скрепленных между собой шариков. Он очень хрупок, его можно раскрошить и поломать руками.
    2. Прессовый. А вот этот вид раскрошить будет гораздо сложнее. Гранулы такого пенопласта плотнее сцеплены между друг другом. Технология производства гораздо сложнее и дороже, чем у беспрессового, поэтому он встречается значительно реже.

    Полистирольные разновидности пенопласта имеют один существенный минус – высокую гигроскопичность.

    В полости, которые находятся между “шариками” и гранулами, попадает водяной пар.

    Этот материал “не дышит”, поэтому пар никуда не уходит и при воздействии минусовых температур может замерзать, разрушая структуру.

    Даже при отсутствии воздействия холода, накапливаемый пар ухудшает теплоизолирующие свойства пенопласта и увеличивает влажность в помещении.

    Экструзионный пенопласт лишен таких минусов, так как однороден по своей структуре. Он распространен в производстве одноразовых столовых приборов, посуды, упаковок для пищи.

    Про долговечность полистирольного пенопласта можно сказать, что у беспрессового она составит от 10 до 35 лет. Экструзионный прослужит гораздо дольше, около 50-70 лет. Конечно, срок эксплуатации напрямую зависит от производителя материала и воздействия разрушающих факторов на месте монтажа.

    Полиуретановые

    Одним из примеров полиуретанового пенопласта является поролон. Он имеет пористую структуру, хорошую пропускную способность воздуха и пара, высокую эластичность. Используется в мебельном производстве, как в качестве обивки, так и в качестве наполнителя.

    На его основе изготавливается множество бытовых предметов. Легко воспламеняется и выделяет опасные вещества, которые токсичнее, чем у полистирольных пенопластов. Причиной этому служит синильная кислота в составе. Крайне недолговечен, желтеет и разрушается при воздействии внешних факторов, таких как ультрафиолет.

    Поливинилхлоридные

    Сам по себе поливинилхлорид это – термопластичный полимер, который содержит до 56,8 % связанного хлора, что делает его трудносгораемым. Может изготовляться как прессовым, так и безпрессовым способами. По своим свойствам аналогичен экструдированному пенополиэтилену.

    В нем отсутствуют ядовитые вещества. При горении поливинилхлоридный пенопласт затухает самостоятельно.

    Обладает высокой эластичностью, но может подвергнуть коррозии металлические конструкции, рядом с которыми находится.

    Полиэтиленовые

    Достаточно часто встречается в повседневной жизни. Выглядит как полупрозрачная пленка, состоящая из воздушных пупырышек.

    Она используется для заворачивания в нее хрупких вещей и легкоповреждаемой техники, отлично справляется со своей функцией защиты от повреждений.

    Полиэтиленовый пенопласт очень эластичен и имеет различную толщину, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. По прочности схож с экструдированным пенополистиром, но отличительной особенностью является его нетоксичность. Считается экологичным материалом с долгим сроком эксплуатации. Огнеопасен.

    Недостатки пенопласта

    Этот материал очень популярен и используется практически везде, он занимает лидирующие позиции в спросе на теплоизоляционные материалы. Может применяться как в бытовых целях, так и в массовом строительстве. При всей своей популярности, многие просто не знают всех недостатков которыми обладает этот продукт.

    Легкая воспламеняемость

    Несмотря на множество различных видов пенопласта, ни один из них не может долгое время противостоять огню, при длительном воздействии высоких температур он загорается и превращается в жидкую массу. Дым, выделяемый при горении, может парализовать дыхательную систему человека.

    Именно из-за этого минуса материал не подходит для отделки вентиляции. Там будет постоянный приток кислорода и незаполненное пространство. В таком случае, потушить пожар будет очень проблематично.

    Ломкость

    Правильно монтировать данный материал достаточно сложно, он сильно крошится и ломается. Очень хрупок: например, если потолок утеплили пенопластом, то при хождении по чердаку можно повредить теплоизоляцию.

    Гигроскопичность

    Гигроскопичность – это свойство материала поглощать влагу. Не рекомендуется использование пенопласта в сырых, влажных помещениях. Он будет не лучшим выбором для отделки подвала или ванной комнаты, а вот экструдированный пенополистирол достойно выдержит такое испытание.

    Высокая чувствительность к растворителям

    При склейке пенопластовых плит, нужно обязательно убедиться в том, что материалы совместимы. Некоторые клеевые составы могут разъесть пенопласт.

    Отличное жилье для мышей

    Этот стройматериал обладает всеми свойствами для того, чтобы мыши захотели там поселиться: хорошо сохраняет тепло, легок в “прогрызании” и обеспечивает надежную защиту.

    Чтобы этого избежать, требуется покрыть материал минватой, которая отпугнет грызунов своим резким запахом. Можно оббить пенопласт металлическими вставками – это трудозатратно, но они станут непреодолимой преградой для мышей.

    Недолговечность

    Примерно через каждые десять лет материал придется менять, а при воздействии на него разрушительных факторов – еще раньше.

    Токсичность

    Пенопласт опасен не только при горении. Из-за длительного воздействия времени и отсутствия своевременной замены, он начинает вырабатывать вредное вещество – мономер стирола.

    При его установке в невентилируемом помещении, там будет стоять специфический запах, который оказывает негативное влияние на здоровье человека.

    Паробарьер

    При монтаже следует учитывать, что пенопласт “не дышит“, следовательно, если установить его в помещение без искусственной вентиляции, это даст повышенную влажность и постоянный конденсат на стеклах.

    Трудность в установке из-за большого количества стыков

    Очень сложно теплоизолировать поверхности сложной формы. Листы пенопласта достаточно небольшие и не выйдет закрыть потолок или пол одним монолитным слоем.

    Придется потратить много усилий, чтобы подогнать утеплитель вплотную и заделать все стыки.

    В заключении можно сказать, что пенопласт обладает рядом качеств, которые не свойственны другим материалам, следовательно, является незаменимым для некоторых строительных работ: теплоизоляционных, конструкторских.

    Его популярность широко распространена, даже несмотря на некоторые недостатки. Он легок в использовании и достаточно дешев, поэтому станет отличным выбором.

    Влияние металлического медного порошка

    Твердые полимерные композиты (СПК) были приготовлены методом литья из раствора. Оптические свойства полистирола, легированного медным порошком, были определены методом UV-Vis. Оптические константы были рассчитаны с помощью спектроскопии в УФ-видимом диапазоне. Области дисперсии наблюдались как в спектрах поглощения, так и в спектрах показателя преломления на более низких длинах волн. Однако на больших длинах волн может наблюдаться плато. Небольшой коэффициент экстинкции по сравнению с показателем преломления свидетельствует о прозрачности композитных образцов.Показатель преломления и оптическая ширина запрещенной зоны определялись из данных коэффициента отражения и оптического поглощения соответственно. Определен характер электронного перехода из валентной зоны в зону проводимости и оценены запрещенные зоны твердых композитных образцов. Было замечено, что при добавлении концентрации Cu показатель преломления увеличивался, а энергетические щели уменьшались. Рассчитанные показатели преломления (низкий показатель преломления) образцов показывают их доступность в волноводной технике.

    1. Введение

    В последние годы мы стали свидетелями постоянного поиска материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, которые имеют широкий спектр технологически важных приложений, таких как микроэлектроника, встроенные пассивные и электрострикционные устройства. Большинство электронных компонентов в микроэлектронных схемах являются пассивными и занимают более 80% площади печатной проводки [1]. Дисперсия электропроводящей фазы в изолирующей полимерной матрице влияет на общие характеристики гетерогенной системы.Сообщалось, что если дисперсная металлическая частица находится в достаточном количестве, образуется проводящий или полупроводниковый композит. Интересные свойства таких систем делают их технологически важными и конкурентоспособными по сравнению с другими альтернативными материалами благодаря их экономической эффективности [2]. Электропроводящие полимерные композиты необходимы для приложений, связанных с защитой от электромагнитных помех (EMI), защитой от радиочастотных помех (RFI) и рассеиванием электростатических зарядов (ESD).Полимерные композиты используются в качестве электропроводных клеев и элементов схем в микроэлектронике и, как сообщается, обладают антикоррозийными свойствами в качестве покрытий металлических компонентов [3]. Многие типы полимерных композитов были изучены с целью разработки системы с высокой проводимостью. Сюда входят матрица из эпоксидной смолы с частицами железа [2], полиэтилен высокой плотности (HDPE) с многослойными углеродными нанотрубками (MWNT) [4], поли (п-фениленвинилен) (PPV) -TiO 2 [5] и поливинилиденфторид (PVDF) с многослойной углеродной нанотрубкой (MWCNT) [6].Текущие исследования показывают важность измерения и понимания оптических свойств материалов. Возникновение электронных переходов в структуре материалов напрямую связано с энергией фотонов. Природа наивысшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО) и самой низкой незанятой молекулярной орбитали (НСМО) линейных и циклических алканов была понята посредством изучения края поглощения и показателя преломления [7]. Неполярные полимеры имеют самую низкую диэлектрическую проницаемость среди всех известных твердых полимеров, и это делает их привлекательными для требовательных приложений электроники.По словам Янга и др., Полимеры с самым низким показателем преломления очень подходят в качестве оболочек с низким показателем преломления для волноводов [8]. Оптическая характеристика тонких пленок дает информацию о некоторых важных физических свойствах, таких как ширина запрещенной зоны и структура зоны, а также роль дефектов, и поэтому может представлять постоянный интерес для нескольких различных приложений. Широко используемый метод огибающей был разработан для измерения коэффициента пропускания для оценки показателя преломления, коэффициента экстинкции и коэффициента поглощения [9].Обширный и интенсивный обзор литературы показывает, что по оптическому анализу полимеров, содержащих металлические частицы, сделано очень мало. Таким образом, целью данной работы является исследование оптических параметров полимерных композитов на основе системы полистирол-медь.

    2. Детали эксперимента
    2.1. Подготовка образца

    Полистирол (закупается у Sigma) и медные порошки от Sigma (с размерами микрон) были использованы в качестве сырья в этой работе для приготовления твердых полимерных композитов (SPC) с использованием технологии литья из раствора.Для этого 1 г полистирола растворяли в 25 мл раствора толуола. Смесь непрерывно перемешивали магнитной мешалкой в ​​течение нескольких часов при комнатной температуре до полного растворения полистирола. В то время как вышеуказанные системы все еще находились в жидком состоянии, для изготовления твердых композитных образцов были добавлены различные количества медного порошка. Содержание медного порошка в приготовленных образцах варьировалось от 0 мас.% До 6 мас.% По объемной доле, и смеси непрерывно перемешивали до получения гомогенных растворов.Затем растворы разливали в разные чистые и сухие стеклянные чашки Петри и давали испариться при комнатной температуре до получения пленок, свободных от растворителя. Пленки хранили в эксикаторах с силикагелевым осушителем для дальнейшей сушки. В таблице 1 приведены концентрации приготовленных образцов.


    Обозначение полистирол (г) Порошок меди (мас.%) Порошок меди (г)

    SPC 1 1.0 0,0 0,0000
    SPC 2 1,0 1,0 0,0101
    SPC 3 1,0 2,0 0,0204
    4 SPC 1,0 3,0 0,0309
    SPC 5 1,0 5,06 0,0626

    Инфогалактический: ядро ​​планетарных знаний

    Палка модель из полистирола Упаковка из пенополистирола Контейнер для йогурта из полистирола

    Полистирол ( PS ) — синтетический ароматический полимер, изготовленный на основе мономера стирола.Полистирол бывает твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачный, твердый и довольно хрупкий. Это недорогая смола на единицу веса. Это довольно плохой барьер для кислорода и водяного пара и имеет относительно низкую температуру плавления. [4] Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков, масштабы его производства составляют несколько миллиардов килограммов в год. [5] Полистирол может быть естественно прозрачным, но его можно окрашивать красителями. Использование включает в себя защитную упаковку (например, упаковку арахиса и коробки для компакт-дисков и DVD), контейнеры (например, «раскладушки»), крышки, бутылки, подносы, стаканы и одноразовые столовые приборы. [4]

    Как термопластичный полимер, полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше примерно 100 ° C, температуры стеклования. При охлаждении он снова становится жестким. Это температурное поведение используется для экструзии (как в пенополистироле), а также для формования и вакуумного формования, поскольку его можно отливать в формы с мелкими деталями.

    Полистирол очень медленно разлагается биологически и поэтому является предметом споров среди защитников окружающей среды.Он становится все более распространенным в виде подстилки на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в виде пены, а также во все больших количествах в Тихом океане. [6]

    История

    Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Саймоном, [7] аптекарем из Берлина. Из Storax, смолы турецкого сладкого дерева Liquidambar orientalis , он перегонял маслянистое вещество, мономер, который назвал стиролом.Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел, предположительно в результате окисления, в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксидом»). К 1845 году химик из Ямайки Джон Баддл Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода. Они назвали свое вещество метастиролом. Позже анализ показал, что он химически идентичен стиролоксиду. В 1866 году Марселин Бертло правильно определил образование метастирола / стиролоксида из стирола как процесс полимеризации.Примерно 80 лет спустя после тезиса немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965) выяснилось, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, в результате которой образуются макромолекулы. Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название — полистирол.

    Компания I. G. Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой литому под давлением цинку во многих областях применения. Успех был достигнут, когда они разработали корпус реактора, в котором полистирол экструдировали через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул. [ необходима ссылка ]

    В 1941 году компания Dow Chemical изобрела процесс производства пенополистирола. [8]

    До 1949 года инженер-химик Фриц Стастны (1908–1985) разработал предварительно расширенные шарики из полистирола с добавлением алифатических углеводородов, таких как пентан. Эти шарики являются сырьем для формования деталей или экструдирования листов. BASF и Stastny подали заявку на патент, который был выдан в 1949 году. Процесс формования был продемонстрирован на выставке Kunststoff Messe 1952 года в Дюссельдорфе.Продукция получила название Стиропор.

    Кристаллическая структура изотактического полистирола была описана Джулио Натта. [9]

    В 1954 году компания Koppers из Питтсбурга, штат Пенсильвания, разработала пенополистирол (EPS) под торговым названием Dylite. [10]

    В 1960 году Dart Container, крупнейший производитель поролоновых стаканов, отгрузил свой первый заказ. [11]

    В 1988 году в Беркли, Калифорния, был принят первый запрет на использование пенополистирола в США. [12]

    Структура

    С химической точки зрения полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором чередующиеся углеродные центры присоединены к фенильным группам (название, данное бензолу с ароматическим кольцом). Химическая формула полистирола: (C
    8H
    8)
    n; он содержит химические элементы углерод и водород.

    Свойства материала определяются краткосрочным притяжением Ван-дер-Ваальса между цепями полимеров. Поскольку молекулы представляют собой длинные углеводородные цепи, состоящие из тысяч атомов, общая сила притяжения между молекулами велика.При нагревании (или быстрой деформации из-за сочетания вязкоупругих и теплоизоляционных свойств) цепи могут принимать более высокую степень конформации и скользить друг мимо друга. Эта межмолекулярная слабость (по сравнению с высокой внутримолекулярной силой из-за углеводородной основы) придает гибкость и эластичность. Способность системы легко деформироваться выше температуры стеклования позволяет полистиролу (и термопластичным полимерам в целом) легко размягчаться и формоваться при нагревании.

    Экструдированный полистирол примерно такой же прочный, как и нелегированный алюминий, но намного более гибкий и легкий (1,05 г / см 3 по сравнению с 2,70 г / см 3 для алюминия). [ необходима ссылка ]

    Полимеризация

    Полистирол получается при соединении мономеров стирола. В процессе полимеризации пи-связь углерод-углерод (в винильной группе) разрывается, и образуется новая одинарная (сигма) связь углерод-углерод, присоединяющая к цепи другой мономер стирола.Вновь образованная сигма-связь намного прочнее, чем разорванная пи-связь, поэтому деполимеризовать полистирол очень трудно. Около нескольких тысяч мономеров обычно составляют цепочку из полистирола, что дает молекулярную массу 100 000–400 000.

    Трехмерная модель показала бы, что каждый из атомов углерода хиральной основной цепи лежит в центре тетраэдра, а его 4 связи направлены к вершинам. Учтите, что связи -C-C- повернуты так, что основная цепь полностью лежит в плоскости диаграммы.Из этой плоской схемы не видно, какие из фенильных (бензольных) групп расположены под углом наружу от плоскости диаграммы, а какие — внутрь. Изомер, в котором все фенильные группы находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который коммерчески не производится.

    Атактический полистирол

    Единственной коммерчески важной формой полистирола является атактический , в котором фенильные группы случайным образом распределены по обеим сторонам полимерной цепи.Такое случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения любой кристалличности. Пластик имеет температуру стеклования T г ~ 90 ° C. Полимеризация инициируется свободными радикалами. [5]

    Синдиотактический полистирол
    Полимеризация

    Циглера-Натта может дать упорядоченный синдиотактический полистирол с фенильными группами, расположенными на чередующихся сторонах углеводородной основной цепи. Эта форма является высококристаллической с T m 270 ° C (518 ° F).Синдиотактическая полистирольная смола в настоящее время производится под торговой маркой XAREC корпорацией Idemitsu. Синдиотактический полистирол получают путем объединения металлоценового катализатора с мономером стирола с образованием цепи полистирола с синдиотактической структурой. [13]

    Деградация

    Полистирол очень химически инертен, устойчив к кислотам и щелочам, но легко растворяется многими хлорированными растворителями и многими ароматическими углеводородными растворителями. Из-за своей упругости и инертности он используется для изготовления многих предметов торговли.На него воздействуют многие органические растворители, растворяющие полимер. Пенополистирол используется для упаковки химикатов.

    Как и все органические соединения, полистирол горит с образованием диоксида углерода и водяного пара. Полистирол, являясь ароматическим углеводородом, обычно сгорает не полностью, на что указывает сажистое пламя.

    Биодеградация

    Цитата: [14]

    Было показано, что метаногенные консорциумы разлагают стирол как единственный источник углерода (Grbić-Galić et al.1990). В этом случае стирол разложился до ряда органических промежуточных продуктов и диоксида углерода. Принимая значения диоксида углерода как представление количества стирола, который полностью разложился до газа, что представляет здесь интерес, скорость разложения стирола варьировалась от 0,14 до 0,4 или -1 . Это на порядок быстрее, чем самая высокая скорость разложения полистирола, идентифицированная (Kaplan et al. 1979, Sielicki et al. 1978). Это согласуется с моделью разложения полистирола T2GGM (Quintessa and Geofirma 2011b), которая рассматривает лимитирующую скорость стадию разложения полистирола как разрушение полистирола, а не разложение стирола.

    Pseudomonas putida способна превращать стирольное масло в биоразлагаемый пластик PHA. [15] [16] Это может быть полезно при эффективной переработке пенополистирола, который в противном случае считается небиоразлагаемым.

    Изготовлено форм

    Полистирол обычно формуют под давлением, формуют в вакууме или экструдируют, в то время как пенополистирол экструдируют или формуют с помощью специального процесса. Также производятся сополимеры полистирола; они содержат один или несколько других мономеров в дополнение к стиролу.В последние годы также были произведены композиты из пенополистирола с целлюлозой [20] [21] и крахмалом [22] . Полистирол используется в некоторых взрывчатых веществах на полимерной связке (PBX).

    Полистирол листовой или формованный

    Чехол для компакт-диска из полистирола общего назначения (GPPS) и ударопрочного полистирола (HIPS) Одноразовая бритва из полистирола

    Полистирол (ПС) используется для производства одноразовых пластиковых столовых приборов и посуды, футляров для компакт-дисков, корпусов дымовых извещателей, рамок номерных знаков, комплектов для сборки пластиковых моделей и многих других предметов, где требуется жесткий и экономичный пластик. [ необходима ссылка ] Методы производства включают термоформование (вакуумное формование) и литье под давлением.

    Чашки Петри из полистирола и другие лабораторные контейнеры, такие как пробирки и микропланшеты, играют важную роль в биомедицинских исследованиях и науке. Для этих целей изделия почти всегда изготавливают литьем под давлением и часто стерилизуют после формования путем облучения или обработки оксидом этилена. Модификация поверхности после формования, обычно с помощью плазмы, обогащенной кислородом, часто проводится для введения полярных групп.Многие современные биомедицинские исследования основаны на использовании таких продуктов; поэтому они играют решающую роль в фармацевтических исследованиях. [23]

    Пена

    Крупный план упаковки из пенополистирола

    Пенополистирол является хорошими теплоизоляционными материалами и поэтому часто используется в качестве строительных изоляционных материалов, например, в изоляционных бетонных опалубках и конструкционных изоляционных панельных строительных системах. Пенополистирол серого цвета с графитом обладает превосходными изоляционными свойствами. [24] Они также используются для ненесущих архитектурных конструкций (таких как декоративные столбы). Пенопласт также обладает хорошими демпфирующими свойствами, поэтому широко используется в упаковке. Торговая марка «Пенополистирол» компании Dow Chemical неофициально используется (в основном в США и Канаде) для всех продуктов из пенополистирола, хотя, строго говоря, его следует использовать только для пенополистирола «экструдированный с закрытыми порами», производимого Dow Chemicals.

    Пенополистирол (EPS)

    Пенополистирол (EPS) — это жесткий и прочный пенополистирол с закрытыми порами.Обычно он белый и сделан из предварительно вспененного полистирола. EPS используется для многих приложений, например подносы, тарелки, миски и ящики для рыбы. Другие применения включают формованные листы для изоляции зданий и упаковочный материал («арахис») для амортизации хрупких предметов внутри ящиков. Листы обычно упаковываются в жесткие панели (размер 4 на 8 или 2 на 8 футов в Соединенных Штатах), которые также известны как «бортовые доски».

    Благодаря своим техническим свойствам, таким как малый вес, жесткость и формуемость, пенополистирол может использоваться в самых разных областях.Его рыночная стоимость, вероятно, вырастет до более чем 15 миллиардов долларов США до 2020 года. [25]

    Теплопроводность измеряется в соответствии с EN 12667. Типичные значения варьируются от 0,032 до 0,038 Вт / (м · К) в зависимости от плотности пенополистирола. Значение 0,038 Вт / (м · К) было получено при 15 кг / м 3 , в то время как значение 0,032 Вт / (м · К) было получено при 40 кг / (м · К) в соответствии с таблицей данных K -710 от StyroChem Finland. Добавление наполнителей (графита, алюминия или углерода) недавно позволило теплопроводности пенополистирола достичь примерно 0.030–0,034 (всего 0,029) и поэтому имеет серый / черный цвет, который отличает его от стандартного EPS. Несколько производителей пенополистирола в Великобритании и ЕС произвели различные виды пенополистирола с повышенной термостойкостью для этого продукта.

    Сопротивление диффузии водяного пара (μ) EPS составляет около 30–70.

    ICC-ES (Служба оценки Международного совета по кодам) требует, чтобы плиты EPS, используемые в строительстве, соответствовали требованиям ASTM C578. Одно из этих требований состоит в том, чтобы кислородный индекс EPS, измеренный по ASTM D2863, был выше 24 об.%.Типичный EPS имеет кислородный индекс около 18 об.%; таким образом, в стирол или полистирол во время образования EPS добавляется антипирен.

    Плиты, содержащие антипирен, при испытании в туннеле с использованием метода испытаний UL 723 или ASTM E84 будут иметь индекс распространения пламени менее 25 и индекс образования дыма менее 450. ICC-ES требует использования 15 -минутный тепловой барьер при использовании плит EPS внутри здания.

    По данным организации EPS-IA ICF, типичная плотность пенополистирола, используемого для изоляционных бетонных форм, составляет 1.От 35 до 1,80 шт. Это EPS типа II или IX согласно ASTM C578. Блоки или плиты из пенополистирола, используемые в строительстве, обычно режутся с помощью горячей проволоки. [26]

    Пенополистирол экструдированный

    Экструдированный пенополистирол (XPS) состоит из закрытых ячеек, обеспечивает улучшенную шероховатость поверхности, большую жесткость и пониженную теплопроводность. Диапазон плотности около 28–45 кг / м 3 .

    Экструдированный пенополистирол также используется в ремеслах и модельном строительстве, в частности, в архитектурных моделях.Из-за процесса производства экструзией XPS не требует облицовочных материалов для поддержания его тепловых или физических свойств. Таким образом, он является более однородным заменителем гофрированного картона. Тепловая проводимость колеблется от 0,029 до 0,039 Вт / (м · К) в зависимости от прочности / плотности подшипника, а среднее значение составляет ~ 0,035 Вт / (м · К).

    Сопротивление диффузии водяного пара (μ) XPS составляет около 80–250, что делает его более подходящим для более влажных сред, чем EPS.

    Водопоглощение пенополистирола

    Хотя это пенополистирол с закрытыми порами, как пенополистирол, так и экструдированный полистирол не являются полностью водонепроницаемыми или паронепроницаемыми. [27] В пенополистироле есть зазоры между расширенными гранулами с закрытыми порами, которые образуют открытую сеть каналов между связанными гранулами, и эта сеть зазоров может заполняться жидкой водой. Если вода замерзнет и превратится в лед, он расширится, и гранулы полистирола могут оторваться от пены. Экструдированный полистирол также проницаем для молекул воды и не может считаться пароизоляцией. [28]

    Переувлажнение обычно происходит в течение длительного периода времени в пенополистироле, который постоянно подвергается воздействию высокой влажности или постоянно погружается в воду, например, в крышках гидромассажных ванн, в плавучих доках, в качестве дополнительной плавучести под сиденьями лодок и для низкосортных материалов. внешняя изоляция здания постоянно подвергается воздействию грунтовых вод. [29] Обычно для предотвращения насыщения необходим внешний пароизоляционный слой, такой как непроницаемая пластиковая пленка или напыляемое покрытие.

    Сополимеры

    Чистый полистирол хрупок, но достаточно тверд, чтобы можно было получить продукт с довольно высокими эксплуатационными характеристиками, придав ему некоторые свойства более эластичного материала, такого как полибутадиеновый каучук. Два таких материала обычно никогда не могут быть смешаны из-за усиленного влияния межмолекулярных сил на нерастворимость полимера (см. Переработку пластика), но если полибутадиен добавлен во время полимеризации, он может стать химически связанным с полистиролом, образуя привитой сополимер, который помогает включить в конечную смесь нормальный полибутадиен, в результате чего получится ударопрочный полистирол или HIPS , который в рекламе часто называют «ударопрочный пластик».Одно коммерческое название HIPS — Bextrene. Общие применения HIPS включают игрушки и оболочки для продуктов. HIPS обычно изготавливается методом литья под давлением. Обработка полистирола в автоклаве может привести к сжатию и затвердению материала.

    Несколько других сополимеров также используются со стиролом. Акрилонитрилбутадиенстирол или АБС-пластик похож на HIPS: сополимер крилонитрила и тирола s , упрочненный поли b утадиеном. Большинство корпусов для электроники изготовлены из этой формы полистирола, как и многие канализационные трубы.SAN представляет собой сополимер стирола с акрилонитрилом и SMA с малеиновым ангидридом. Стирол можно сополимеризовать с другими мономерами; например, дивинилбензол можно использовать для сшивания цепей полистирола с получением полимера, используемого в твердофазном синтезе пептидов.

    Полистирол ориентированный

    Ориентированный полистирол (OPS) производится путем вытягивания экструдированной пленки PS, улучшающей видимость материала за счет уменьшения мутности и увеличения жесткости. Это часто используется в упаковке, где производитель хочет, чтобы потребитель увидел заключенный в нее продукт.Некоторые преимущества OPS заключаются в том, что его дешевле производить, чем другие прозрачные пластмассы, такие как PP, PET и HIPS, и он менее мутен, чем HIPS или PP. Основным недостатком OPS является то, что он хрупкий, легко трескается или рвется.

    Экологические проблемы

    Производство

    Пенополистирол производится с использованием вспенивателей, которые образуют пузыри и расширяют пену. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь произведенного материала, но оказывают относительно умеренное воздействие на окружающую среду. [ необходима ссылка ] Экструдированный полистирол обычно изготавливается из гидрофторуглеродов (HFC-134a), [30] , потенциал глобального потепления которых примерно в 1000–1300 раз выше, чем у двуокиси углерода. [31]

    Небиоразлагаемый

    Выброшенный полистирол не подвергается биологическому разложению в течение сотен лет и устойчив к фотолизу. [32]

    Помет

    Прибрежный мусор, включая полистирол, в Японии

    Пенополистирол является основным компонентом пластикового мусора в океане, где он становится опасным для морских обитателей и «может привести к переносу [] токсичных химикатов в пищевую цепь». [33] Животные не узнают этот искусственный материал и даже могут принять его за еду. [33] Пенополистирол развевается на ветру и плавает по воде, его много на открытом воздухе. Он может быть смертельным для любой птицы или морского существа, проглотившего значительные количества. [34]

    Редукционный

    Ограничение использования вспененного полистирола для пищевых упаковок на вынос — приоритетная задача многих экологических организаций, занимающихся твердыми отходами. Были предприняты попытки найти альтернативу полистиролу, особенно пенопласту, в ресторанной обстановке.Первоначальным стимулом было исключить хлорфторуглероды (CFC), которые раньше были компонентом пены.

    США

    В 1987 году в Беркли, Калифорния, были запрещены контейнеры для пищевых продуктов с ХФУ. [35] В следующем году округ Саффолк, штат Нью-Йорк, стал первым в США населением, запретившим полистирол. [36] Однако судебные иски Общества пластмассовой промышленности [37] не позволили вступить в силу до тех пор, пока, наконец, он не был отложен, когда республиканские и консервативные партии стали большинством в законодательном собрании графства. [38] Тем временем Беркли стал первым городом, в котором запретили использовать пенопластовые контейнеры для пищевых продуктов. [12] По состоянию на 2006 год около ста населенных пунктов в США, включая Портленд, Орегон и Сан-Франциско, в настоящее время имеют своего рода запрет на использование пенополистирола в ресторанах. Например, в 2007 году в Окленде, штат Калифорния, рестораны потребовали перейти на одноразовые контейнеры для пищевых продуктов, которые будут подвергаться биологическому разложению при добавлении в пищевой компост. [39] Сообщается, что в 2013 году Сан-Хосе стал крупнейшим городом страны, в котором запретили контейнеры для пищевых продуктов из пенополистирола. [40] Некоторые общины ввели широкие запреты на полистирол, например, Фрипорт, штат Мэн, в 1990 году. [41]

    Ассоциация зеленых ресторанов США не разрешает использование пенополистирола в рамках своего стандарта сертификации. [42] Несколько экологических лидеров, от голландского Министерства окружающей среды до Зеленой команды Starbucks, советуют людям уменьшить свое воздействие на окружающую среду, используя многоразовые кофейные чашки. [43]

    За пределами США

    Китай запретил вынос / вынос контейнеров из пенополистирола и посуды примерно в 1999 году.Однако соблюдение требований было проблемой, и в 2013 году китайская промышленность по производству пластмасс активно лоббировала отмену запрета. [44]

    В Индии и Тайване также была запрещена посуда из пенополистирола до 2007 года. [45]

    Переработка

    Как правило, полистирол не допускается в программах утилизации отходов у обочины, а также не разделяется и не перерабатывается там, где это допускается. В Германии полистирол собирается в соответствии с законом об упаковке (Verpackungsverordnung), который требует от производителей нести ответственность за переработку или утилизацию любого продаваемого упаковочного материала.

    Большинство изделий из полистирола в настоящее время не перерабатываются из-за отсутствия стимула инвестировать в необходимые уплотнители и логистические системы. Из-за невысокой плотности пенополистирола собирать не экономично. Однако, если отходы проходят начальный процесс уплотнения, материал меняет плотность с обычно 30 кг / м 3 до 330 кг / м 3 и становится перерабатываемым товаром, имеющим большую ценность для производителей переработанных пластиковых гранул. Лом из вспененного полистирола можно легко добавлять в такие продукты, как изоляционные листы из пенополистирола и другие материалы из пенополистирола для строительства; многие производители не могут получить достаточное количество лома из-за проблем со сбором.Когда он не используется для производства дополнительных материалов из пенополистирола, его можно превратить в такие продукты, как вешалки для одежды, парковые скамейки, цветочные горшки, игрушки, линейки, корпуса степлеров, контейнеры для рассады, рамы для картин и архитектурные формы из переработанного полистирола. [46]

    Переработанный пенополистирол также используется во многих операциях литья металлов. Растра изготавливается из пенополистирола в сочетании с цементом и используется в качестве изоляционного материала при строительстве бетонных фундаментов и стен. Американские производители с 1993 года производят изоляционные бетонные формы, на 80% состоящие из переработанного пенополистирола.

    Сжигание

    Если полистирол правильно сжигается при высоких температурах (до 1000 ° C [47] ) и с большим количеством воздуха [47] (14 м 3 / кг [ требуется ссылка ] ), образующиеся химические вещества — это вода, диоксид углерода и, возможно, небольшие количества остаточных галогеновых соединений из антипиренов. [47] Если будет произведено только неполное сжигание, также останется углеродная сажа и сложная смесь летучих соединений. [48] [ необходим лучший источник ] По данным Американского химического совета, когда полистирол сжигается на современных объектах, конечный объем составляет 1% от начального объема; большая часть полистирола превращается в диоксид углерода, водяной пар и тепло. Из-за количества выделяемого тепла он иногда используется в качестве источника энергии для производства пара или электроэнергии. [47] [49]

    При сжигании полистирола при температурах 800–900 ° C (типичный диапазон для современной установки для сжигания отходов) продукты сгорания представляли собой «сложную смесь полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) от алкилбензолов до бензоперилена.Более 90 различных соединений были идентифицированы в отходящих потоках горения из полистирола ». [50] [ требуется лучший источник ]

    Безопасность

    Здоровье

    По данным веб-сайта пластиковых продуктов питания Американского химического совета:

    Основываясь на научных исследованиях, проведенных в течение пяти десятилетий, государственные органы безопасности определили, что полистирол безопасен для использования в продуктах общественного питания. Например, полистирол соответствует стандартам U.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов и Европейская комиссия / Европейское управление по безопасности пищевых продуктов для использования в упаковке для хранения и подачи пищевых продуктов. Департамент гигиены пищевых продуктов и окружающей среды Гонконга недавно проверил безопасность подачи различных пищевых продуктов в полистироловых продуктах общественного питания и пришел к такому же выводу, что и FDA США. [51]

    С 1999 по 2002 год международным экспертным советом из 12 членов, выбранным Гарвардским центром оценки рисков, был проведен всесторонний обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных со стиролом.Ученые обладали опытом в токсикологии, эпидемиологии, медицине, анализе рисков, фармакокинетике и оценке воздействия.

    Гарвардское исследование показало, что стирол естественным образом присутствует в таких продуктах, как клубника, говядина и специи, и естественным образом образуется при переработке таких продуктов, как вино и сыр. В исследовании также были проанализированы все опубликованные данные о количестве стирола, вносимого в рацион из-за миграции упаковки пищевых продуктов и одноразовых изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и сделан вывод о том, что у населения нет причин для беспокойства по поводу воздействия стирола из пищевых продуктов или стирольных материалов. используется в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами, таких как упаковка из полистирола и контейнеры для общественного питания. [52]

    Полистирол обычно используется в контейнерах для еды и напитков. Мономер стирола (из которого сделан полистирол) является подозрительным агентом на рак. [53] Стирол «обычно содержится в таких низких количествах в потребительских товарах, что риски низкие». [54] Полистирол, который используется для контакта с пищевыми продуктами, не должен содержать более 1% (0,5% для жирной пищи) стирола по весу. [55] Было обнаружено, что олигомеры стирола в контейнерах из полистирола, используемых для упаковки пищевых продуктов, мигрируют в пищевые продукты. [56] Другое японское исследование, проведенное на мышах дикого типа и на мышах без AhR, показало, что тример стирола, который авторы обнаружили в готовых продуктах быстрого приготовления, упакованных в контейнер из полистирола, может повышать уровень гормонов щитовидной железы. [57]

    Вопрос о том, можно ли готовить пищу из полистирола в микроволновой печи, остается спорным. Некоторые емкости можно безопасно использовать в микроволновой печи, если они имеют соответствующую маркировку. [58] Некоторые источники предлагают избегать продуктов, содержащих каротин (витамин А) или кулинарные масла. [59]

    Из-за повсеместного использования полистирола эти вопросы, связанные со здоровьем, остаются актуальными. [60]

    Опасность возгорания

    Полистирол, как и другие органические соединения, легко воспламеняется. Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает легковоспламеняемость или «легко воспламеняется». Как следствие, хотя это эффективный изолятор при низких температурах, его использование запрещено [ где? ] в любых открытых установках в строительстве, если материал не является огнестойким. [ необходима ссылка ] Он должен быть скрыт за гипсокартоном, листовым металлом или бетоном. [ необходима ссылка ] Вспененные полистирольные пластмассовые материалы были случайно воспламенены и вызвали огромные пожары и убытки, например, в международном аэропорту Дюссельдорфа и в туннеле под Ла-Маншем (где полистирол находился внутри вагона, который загорелся). [ необходима ссылка ]

    См. Также

    Список литературы

    1. ↑ Haynes, p.12-214
    2. ↑ Haynes, p. 13-17
    3. Вунш, Дж. Р. (2000). Полистирол — синтез, производство и применение . iSmithers Rapra Publishing. п. 15. ISBN 978-1-85957-191-0 . Проверено 25 июля 2012 г.
    4. 4,0 4,1 «Обычные пластмассовые смолы, используемые в упаковке». Введение в учебные материалы по науке о пластмассах .American Chemistry Council, Inc. Проверено 24 декабря 2012 г.
    5. 5,0 5,1 Maul, J .; Frushour, B.G .; Kontoff, J. R .; Eichenauer, H .; Отт, К.-Х. и Schade, C. (2007) «Сополимеры полистирола и стирола» в энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH, Weinheim, doi: 10.1002 / 14356007.a21_615.pub2
    6. Kwon, BG; и другие. (Май 2014 г.).«Региональное распределение аналогов стирола, образующихся в результате разложения полистирола, вдоль побережья северо-восточной части Тихого океана и на Гавайях». Загрязнение окружающей среды . 188 : 45–49. DOI: 10.1016 / j.envpol.2014.01.019. PMID 24553245.
    7. ↑ История пластмасс. Inventors.about.com (15 июня 2010 г.). Проверено 25 декабря 2011.
    8. «Изобретение пенопласта STYROFOAM ™».Dow Chemical. Проверено 23 декабря 2012 г.
    9. Natta, G .; Corradini, P .; Басси, И. В. (1960). «Кристаллическая структура изотактического полистирола». Il Nuovo Cimento . 15 : 68–82. DOI: 10.1007 / BF02731861.
    10. ↑ Стр. 207 книги «Жесткие пластмассовые пены, 2-е издание» T.H. Ферриньо опубликовано в 1967 году.
    11. «Празднование 50 лет совершенства в людях и продуктах». Дарт Контейнер Корпорейшн. Проверено 23 декабря 2012 г.
    12. 12,0 12,1 «Беркли расширяет запрет на вспененные контейнеры для пищевых продуктов». Лос-Анджелес Таймс . 16 июня 1988 г. Получено 23 декабря 2012 г.
    13. «Синдиотактический полистирол XAREC — Нефтехимия — Идемицу Косан Глобал». www.idemitsu.com . Проверено 1 января 2016 г.
    14. «Проект глубокого геологического хранилища» (PDF).
    15. ↑ Пенополистирол «Бессмертный» встречает врага | LiveScience
    16. Уорд, PG; Гофф, М; Доннер, М; Каминский, З; О’Коннор, KE (2006). «Двухступенчатое химико-биотехнологическое превращение полистирола в биоразлагаемый термопласт». Наука об окружающей среде и технологии . 40 (7): 2433–7. DOI: 10.1021 / es0517668. PMID 16649270.
    17. Гудье, К. (22 июня 1961 г.). «Изготовление и использование пенопласта». Новый ученый . 240 : 706.
    18. ↑ Марк, Джеймс Э. (2009). Справочник по полимерам (2-е издание).Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-518101-2
    19. ↑ ван дер Вегт, А.К. и Говерт, Л. (2003) Polymeren, van keten tot kunstof , DUP Blue Print, ISBN 90-407-2388-5
    20. Doroudiani S, Kortschot MT (2004). «Пенополистирольные композиты из древесного волокна: взаимосвязь между обработкой, структурой и механическими свойствами».

    определение полистирола и синонимов полистирола (английский)

    Упаковка из пенополистирола

    Контейнер для йогурта полистирольный

    Полистирол ( PS ) (/ ˌpɒliˈstaɪriːn /; IUPAC поли (1-фенилэтен-1,2-диил) ), также известный как Thermocole, сокращенно в соответствии со стандартом ISO PS , представляет собой ароматический полимер, полученный из мономер стирол, жидкий углеводород, который производится из нефти в химической промышленности.Полистирол — один из наиболее широко используемых пластиков, его объем составляет несколько миллиардов килограммов в год.

    Полистирол может быть термореактивным или термопластичным. Термопластичный полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше его температуры стеклования, составляющей около 100 ° C (для формования или экструзии), и снова становится твердым при охлаждении. Чистый твердый полистирол — это бесцветный твердый пластик с ограниченной гибкостью. Его можно отливать в формы с мелкими деталями.Полистирол может быть прозрачным или окрашиваться в разные цвета.

    Твердый полистирол используется, например, в одноразовых столовых приборах, пластиковых моделях, коробках для CD и DVD, а также в корпусах дымовых извещателей. Продукты из вспененного полистирола, например, упаковочные материалы, изоляция и чашки для напитков из пенопласта, встречаются практически повсеместно.

    Полистирол может быть переработан, на нем обозначена цифра «6» в качестве символа переработки. Растущие цены на нефть увеличили ценность полистирола для вторичной переработки.Ни один известный микроорганизм еще не продемонстрировал способность к биоразложению полистирола, и он часто встречается в большом количестве как форма загрязнения окружающей среды, особенно вдоль берегов и водных путей, особенно в его клеточной форме с низкой плотностью.

    История

    Полистирол был открыт в 1839 году Эдуардом Симоном, [1] , аптекарем в Берлине. Из Storax, смолы турецкого сладкого дерева Liquidambar orientalis , он перегонял маслянистое вещество, мономер, который назвал стиролом.Несколько дней спустя Саймон обнаружил, что стирол загустел, предположительно в результате окисления, в желе, которое он назвал оксидом стирола («Стиролоксидом»). К 1845 году английский химик Джон Блит и немецкий химик Август Вильгельм фон Хофманн показали, что такое же превращение стирола происходит в отсутствие кислорода. Они назвали свое вещество метастиролом. Позже анализ показал, что он химически идентичен стиролоксиду. В 1866 году Марселин Бертло правильно определил образование метастирола из стирола как процесс полимеризации.Прошло около 80 лет, прежде чем стало известно, что нагревание стирола запускает цепную реакцию, которая приводит к образованию макромолекул, в соответствии с тезисом немецкого химика-органика Германа Штаудингера (1881–1965). Это в конечном итоге привело к тому, что вещество получило свое нынешнее название — полистирол.

    Компания I. G. Farben начала производство полистирола в Людвигсхафене, Германия, примерно в 1931 году, надеясь, что он станет подходящей заменой литому под давлением цинку во многих областях. Успех был достигнут, когда они разработали корпус реактора, в котором полистирол экструдировали через нагретую трубу и резак, производя полистирол в форме гранул.

    До 1949 года инженер-химик Фриц Стастны (1908–1985) разработал предварительно расширенные шарики из полистирола с добавлением алифатических углеводородов, таких как пентан. Эти шарики являются сырьем для формования деталей или экструдирования листов. BASF и Stastny подали заявку на патент, который был выдан в 1949 году. Процесс формования был продемонстрирован на выставке Kunststoff Messe 1952 года в Дюссельдорфе. Продукция получила название Стиропор.

    Кристаллическая структура изотактического полистирола была описана Джулио Натта. [2]

    В 1959 году компания Koppers из Питтсбурга, штат Пенсильвания, разработала пенополистирол (EPS). [ необходима ссылка ]

    Структура

    С химической точки зрения полистирол представляет собой длинноцепочечный углеводород, в котором чередующиеся углеродные центры присоединены к фенильным группам (название, данное бензолу с ароматическим кольцом). Химическая формула полистирола: (C 8 H 8 ) n ; он содержит химические элементы углерод и водород.

    Свойства материала определяются краткосрочным притяжением Ван-дер-Ваальса между цепями полимеров. Поскольку молекулы представляют собой длинные углеводородные цепи, состоящие из тысяч атомов, общая сила притяжения между молекулами велика. При нагревании (или быстрой деформации из-за сочетания вязкоупругих и теплоизоляционных свойств) цепи могут принимать более высокую степень конформации и скользить друг мимо друга. Эта межмолекулярная слабость (по сравнению с высокой внутримолекулярной силой из-за углеводородной основы) придает гибкость и эластичность.Способность системы легко деформироваться выше температуры стеклования позволяет полистиролу (и термопластичным полимерам в целом) легко размягчаться и формоваться при нагревании.

    Полимеризация

    Полистирол получается при соединении мономеров стирола. При полимеризации одна двойная связь углерод-углерод (в винильной группе) заменяется гораздо более прочной одинарной связью углерод-углерод, поэтому очень трудно деполимеризовать полистирол. Около нескольких тысяч мономеров обычно составляют цепочку из полистирола, что дает молекулярную массу 100 000–400 000.

    Трехмерная модель показала бы, что каждый из атомов углерода хиральной основной цепи лежит в центре тетраэдра, а его 4 связи направлены к вершинам. Учтите, что связи -C-C- повернуты так, что основная цепь полностью лежит в плоскости диаграммы. Из этой плоской схемы не видно, какие из фенильных (бензольных) групп расположены под углом наружу от плоскости диаграммы, а какие — внутрь. Изомер, в котором все фенильные группы находятся на одной стороне, называется изотактическим полистиролом , который коммерчески не производится.

    Атактический полистирол

    Единственной коммерчески важной формой полистирола является атактический , в котором фенильные группы случайным образом распределены по обеим сторонам полимерной цепи. Такое случайное расположение предотвращает выравнивание цепей с достаточной регулярностью для достижения любой кристалличности. Пластик имеет температуру стеклования T г ~ 90 ° C. Полимеризация инициируется свободными радикалами. [3]

    Изотактический и синдиотактический полистирол
    Полимеризация

    Циглера-Натта может дать упорядоченный синдиотактический полистирол с фенильными группами, расположенными на чередующихся сторонах углеводородной основной цепи.Эта форма является высококристаллической с T m 270 ° C (518 ° F). Такие материалы коммерчески не производятся из-за медленной полимеризации.

    Экструдированный полистирол примерно такой же прочный, как и нелегированный алюминий, но намного более гибкий и легкий (1,05 г / см 3 по сравнению с 2,70 г / см 3 для алюминия).

    Деградация

    Поскольку это ароматический углеводород, полистирол горит оранжево-желтым пламенем, выделяя сажу, что характерно для материалов, содержащих ароматические кольца.Полное окисление полистирола дает углекислый газ и водяной пар. Из-за своей химической инертности полистирол используется для изготовления контейнеров для химикатов, растворителей и пищевых продуктов. Полистирол содержит следы мономера стирола. Когда пища нагревается в емкости из полистирола, мономер извлекается и попадает в пищеварительную систему потребителя. [ необходима ссылка ] Стирол токсичен и является предполагаемым канцерогеном [4] (хотя не было обнаружено связи между его использованием и каким-либо раком человека [5] ).Это вызывает дополнительные опасения, когда полистирол используется для упаковки пищевых продуктов или напитков. Полистирол растворим в большинстве известных органических растворителей и поэтому не подходит для их хранения. Пенополистирол используется для упаковки химикатов, но он не контактирует с растворителями.

    Изготовлено форм

    Полистирол обычно формуют под давлением или экструдируют, в то время как пенополистирол экструдируют или формуют с помощью специального процесса. Также производятся сополимеры полистирола; они содержат один или несколько других мономеров в дополнение к стиролу.В последние годы также были произведены композиты из пенополистирола с целлюлозой [10] [11] и крахмалом [12] .

    Экструдированный пенополистирол с закрытыми ячейками продается под торговой маркой Styrofoam компанией Dow Chemical. Этот термин часто используется неофициально для других изделий из пенополистирола.

    Полистирол используется в некоторых взрывчатых веществах на полимерной связке (PBX):

    Примеры АТС из полистирола
    Имя Взрывоопасные ингредиенты Связующие ингредиенты
    АТС-9205 гексоген 92% Полистирол 6%; DOP 2%
    АТС-9007 гексоген 90% Полистирол 9.1%; ДОП 0,5%; смола 0,4%

    Листовой или формованный полистирол

    Чехол для компакт-диска из полистирола общего назначения (GPPS) и ударопрочного полистирола (HIPS)

    Бритва из полистирола одноразовая

    Полистирол (ПС) экономичен и используется для производства пластиковых комплектов для сборки моделей, пластиковых столовых приборов, футляров для компакт-дисков, корпусов дымовых извещателей, рамок для номерных знаков и многих других объектов, где требуется достаточно жесткий и экономичный пластик. Методы производства включают термоформование и литье под давлением.

    Чашки Петри из полистирола и другие лабораторные контейнеры, такие как пробирки и микропланшеты, играют важную роль в биомедицинских исследованиях и науке. Для этих целей изделия почти всегда изготавливают литьем под давлением и часто стерилизуют после формования путем облучения или обработки оксидом этилена. Модификация поверхности после формования, обычно с помощью плазмы, обогащенной кислородом, часто проводится для введения полярных групп. Многие современные биомедицинские исследования основаны на использовании таких продуктов; поэтому они играют решающую роль в фармацевтических исследованиях. [13]

    Пена

    Пенополистирол является хорошими теплоизоляционными материалами и поэтому часто используется в качестве строительных изоляционных материалов, например, в изоляционных бетонных опалубках и конструкционных изоляционных панельных строительных системах. Также они используются для ненесущих архитектурных конструкций (например, декоративных столбов). Пенопласты также обладают хорошими демпфирующими свойствами, поэтому широко используются в упаковке.

    Пенополистирол

    Пенополистирол (EPS) — это жесткий и прочный пенополистирол с закрытыми порами.Обычно он белый и сделан из предварительно вспененного полистирола. Обычные применения включают формованные листы для изоляции зданий и упаковочный материал («арахис») для амортизации хрупких предметов внутри коробок. Листы обычно упаковываются в жесткие панели (размер 4 на 8 или 2 на 8 футов в Соединенных Штатах), которые также известны как «бортовые доски». Тепловое сопротивление обычно составляет около 36 м · К / Вт, но может колебаться от 34 до 38 м · К / Вт в зависимости от подшипника / плотности. Тепловая проводимость колеблется в пределах 0.034 и 0,038 Вт / (м · К) в зависимости от прочности / плотности подшипника, среднее значение составляет ~ 0,036 Вт / (м · К). Добавление графита недавно позволило теплопроводности пенополистирола достичь примерно 0,030-0,034, и поэтому он имеет серый цвет, который отличает его от стандартного пенополистирола. Компания BASF произвела разновидность этого пенополистирола с повышенным термическим сопротивлением под названием «Neopor», который стал широко использоваться для этого продукта в Великобритании и ЕС.

    Сопротивление диффузии водяного пара (μ) EPS составляет примерно 30-70.

    Некоторые плиты из пенополистирола имеют распространение пламени менее 25 и индекс дымообразования менее 450, что означает, что они могут использоваться без противопожарного барьера (но требуют 15-минутного теплового барьера) в соответствии с строительными нормами США.В строительстве из пенополистирола все чаще используются изоляционные бетонные формы. Диапазон плотности составляет около 16–640 кг / м 3 3 . [6] Наиболее распространенным методом обработки является термическая резка горячей проволокой. [14]

    Пенополистирол экструдированный

    Экструдированный пенополистирол (XPS) состоит из закрытых ячеек, обеспечивает улучшенную шероховатость поверхности, большую жесткость и пониженную теплопроводность. Диапазон плотности около 28–45 кг / м 3 .

    Экструдированный пенополистирол также используется в ремеслах и модельном строительстве, в частности, в архитектурных моделях.Из-за процесса производства экструзией XPS не требует облицовочных материалов для поддержания его тепловых или физических свойств. Таким образом, он является более однородным заменителем гофрированного картона. Тепловое сопротивление обычно составляет около 35 м · К / Вт (или R-5 на дюйм в обычных американских единицах), но может находиться в диапазоне от 29 до 39 м · К / Вт в зависимости от подшипника / плотности. Тепловая проводимость колеблется от 0,029 до 0,039 Вт / (м · К) в зависимости от прочности / плотности несущей способности, среднее значение составляет ~ 0.035 Вт / (м · К).

    Сопротивление диффузии водяного пара (μ) XPS составляет около 80–250, что делает его более подходящим для более влажных сред, чем EPS.

    Styrofoam — торговая марка XPS; однако он также часто используется в Соединенных Штатах как общее название для всех пенополистиролов.

    Сополимеры

    Чистый полистирол хрупок, но достаточно тверд, чтобы можно было получить продукт с довольно высокими эксплуатационными характеристиками, придав ему некоторые свойства более эластичного материала, такого как полибутадиеновый каучук.Два таких материала обычно никогда не могут быть смешаны из-за усиленного влияния межмолекулярных сил на нерастворимость полимера (см. Переработку пластика), но если полибутадиен добавлен во время полимеризации, он может стать химически связанным с полистиролом, образуя привитой сополимер, который помогает включить в конечную смесь нормальный полибутадиен, в результате чего получится ударопрочный полистирол или HIPS , который в рекламе часто называют «ударопрочный пластик». Одно коммерческое название HIPS — Bextrene.Общие применения HIPS включают игрушки и оболочки для продуктов. HIPS обычно изготавливается методом литья под давлением. Обработка полистирола в автоклаве может привести к сжатию и затвердению материала.

    Несколько других сополимеров также используются со стиролом. Акрилонитрилбутадиенстирол или АБС-пластик похож на HIPS: сополимер крилонитрила и тирола s , упрочненный поли b утадиеном. Большинство корпусов для электроники изготовлены из этой формы полистирола, как и многие канализационные трубы.SAN представляет собой сополимер стирола с акрилонитрилом и SMA с малеиновым ангидридом. Стирол можно сополимеризовать с другими мономерами; например, дивинилбензол можно использовать для сшивания цепей полистирола с получением полимера, используемого в твердофазном синтезе пептидов.

    Полистирол ориентированный

    Ориентированный полистирол (OPS) производится путем вытягивания экструдированной пленки PS, улучшающей видимость материала за счет уменьшения мутности и увеличения жесткости. Это часто используется в упаковке, где производитель хочет, чтобы потребитель увидел заключенный в нее продукт.Некоторые преимущества OPS заключаются в том, что его дешевле производить, чем другие прозрачные пластмассы, такие как PP, PET и HIPS, и он менее мутен, чем HIPS или PP. Главный недостаток OPS — хрупкость. Он легко потрескается или порвется.

    Утилизация и проблемы окружающей среды

    Полистирол легко перерабатывается. Из-за небольшого веса (особенно если вспененный) собирать в первозданном виде неэкономично. Однако, если отходы проходят начальный процесс уплотнения, материал меняет плотность с обычно 30 кг / м 3 до 330 кг / м 3 и становится перерабатываемым товаром, имеющим большую ценность для производителей переработанных пластиковых гранул.Как правило, это не допускается в программах утилизации отходов у обочины. В Германии полистирол собирается в соответствии с законом об упаковке (Verpackungsverordnung), который требует от производителей нести ответственность за переработку или утилизацию любого продаваемого упаковочного материала. В США и многих других странах интерес к переработке полистирола привел к созданию пунктов сбора. Производители больших объемов полистирольных отходов (50 тонн в год и более), вложившие средства в компакторы EPS, могут продавать уплотненные блоки переработчикам пластика.

    Воздействие на окружающую среду

    Полистирол, добытый в море у северного побережья провинции Хайнань, Китай. Кусочки в основном из ящиков для хранения морепродуктов. Сотни таких шаров кладут на землю, предположительно ожидая отправки на предприятие по переработке.

    Выброшенный полистирол не подвергается биологическому разложению в течение сотен лет и устойчив к фотолизу. [15] Из-за этой стабильности очень небольшая часть отходов, выбрасываемых на сегодняшних современных высокотехнологичных свалках, подвергается биологическому разложению.Поскольку при разложении материалов образуются потенциально вредные жидкие и газообразные побочные продукты, которые могут загрязнять грунтовые воды и воздух, современные свалки спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму контакт с воздухом и водой, необходимыми для разложения, тем самым практически исключая разложение отходов. [16]

    Пенополистирол — основной компонент пластикового мусора в океане, где он становится токсичным для морских обитателей. Пенополистирол дует на ветру и плавает по воде, а на открытом воздухе его много.Он может быть смертельным для любой птицы или морского существа, проглотившего значительные количества. [17]

    Пенополистирол производится с использованием вспенивателей, которые образуют пузыри и расширяют пену. В пенополистироле это обычно углеводороды, такие как пентан, которые могут представлять опасность воспламенения при производстве или хранении вновь произведенного материала, но оказывают относительно умеренное воздействие на окружающую среду. Однако экструдированный полистирол обычно изготавливается из гидрофторуглеродов (HFC-134a), [18] , потенциал глобального потепления которых примерно в 1000–1300 раз выше, чем у диоксида углерода [19]

    Переработка

    Большинство изделий из полистирола в настоящее время не перерабатываются из-за отсутствия стимула инвестировать в необходимые уплотнители и логистические системы.Лом из вспененного полистирола можно легко добавлять в такие продукты, как изоляционные листы из пенополистирола и другие материалы из пенополистирола для строительства. И многие производители не могут получить достаточное количество лома из-за вышеупомянутых проблем со сбором. Когда он не используется для производства дополнительных материалов из пенополистирола, его можно превратить в вешалки для одежды, парковые скамейки, цветочные горшки, игрушки, линейки, корпуса степлеров, контейнеры для рассады, рамы для картин и архитектурные формы из переработанного полистирола. [20]

    Переработанный пенополистирол также используется во многих операциях литья металлов.Растра изготавливается из пенополистирола в сочетании с цементом и используется в качестве изоляционного материала при строительстве бетонных фундаментов и стен. Американские производители с 1993 года производят изоляционные бетонные формы, на 80% состоящие из переработанного пенополистирола. Однако переработка полистирола не является замкнутым циклом, позволяющим производить больше полистирола; Вместо этого стаканчики из полистирола и другие упаковочные материалы обычно используются в качестве наполнителей в других пластмассах или в других предметах, которые сами по себе не могут быть переработаны и выбрасываются. [ необходима ссылка ]

    Сжигание

    Если полистирол должным образом сжигается при высоких температурах, образуются химические вещества: вода, диоксид углерода, сложная смесь летучих соединений и углеродная сажа. [21] По данным Американского химического совета, когда полистирол сжигается на современных объектах, конечный объем составляет 1% от начального; большая часть полистирола превращается в диоксид углерода, водяной пар и тепло.Из-за количества выделяемого тепла он иногда используется в качестве источника энергии для производства пара или электроэнергии. [22]

    При сжигании полистирола при температурах 800–900 ° C (типичный диапазон для современной мусоросжигательной установки) продукты сгорания представляли собой «сложную смесь полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) от алкилбензолов до бензоперилена. Более 90 различных соединений были обнаружены в продуктах сгорания из полистирола ». [23]

    При сжигании без достаточного количества кислорода или при более низких температурах (например, в костре или домашнем камине) полистирол может выделять полициклические ароматические углеводороды, углеродную сажу и монооксид углерода, а также мономеры стирола. [21] [24]

    Могильник

    Стаканы из пенопласта и другие изделия из полистирола могут быть безопасно захоронены [ необходима ссылка ] на свалках, так как они столь же устойчивы, как бетон или кирпич. Для защиты воздуха и подземных вод не требуется пластиковая пленка. [ цитата необходима ] .

    Редукционный

    Предпринимаются некоторые попытки найти альтернативу пенополистиролу, особенно в ресторанах. Ограничение использования вспененного полистирола для пищевых продуктов на вынос — приоритетная задача многих экологических организаций, занимающихся твердыми отходами.Тем не менее, Plastics Foodservice Packaging Group считает, что в США менее 1% по весу утилизируемых твердых отходов составляет полистирол. [ необходима ссылка ] Кампания по достижению первого запрета на использование пенополистирола в пищевой промышленности в Канаде была начата в Торонто в январе 2007 года местной некоммерческой организацией NaturoPack. [25] Портленд, штат Орегон и Сан-Франциско входят в число примерно ста городов США, в которых в настоящее время действует запрет на использование пенополистирола в ресторанах.Например, в 2007 году рестораны в Окленде, штат Калифорния, были обязаны перейти на одноразовые контейнеры для пищевых продуктов, которые при добавлении в пищевой компост разлагаются биологически. [26]

    Хотя полистирол можно переработать на предприятиях по переработке, большая часть полистирола не перерабатывается. По оценкам EPA (Агентство по охране окружающей среды США), ежегодно выбрасывается 25 миллиардов полистирольных стаканчиков. Поскольку полистирол разлагается очень медленно — более 500 лет для одной чашки [требуется ссылка ] — EPA считает это серьезной экологической проблемой.Несколько экологических лидеров, от голландского Министерства окружающей среды до Зеленой команды Starbucks, советуют людям уменьшить свое воздействие на окружающую среду, используя многоразовые кофейные чашки. [27]

    чистовая

    В Соединенных Штатах нормы по охране окружающей среды запрещают использование растворителей для полистирола (которые в любом случае растворяют полистирол и снимают пену с большинства пен).

    Некоторые приемлемые отделочные материалы:

    • Краска на водной основе (художники рисовали на пенополистироле гуашью)
    • Раствор или акриловая / цементная штукатурка, часто используемая в строительстве в качестве стойкого к атмосферным воздействиям верхнего слоя, полностью скрывающего пену после отделки объектов.
    • Хлопчатобумажная вата или другие ткани, используемые вместе со скобами.

    Безопасность

    Здоровье

    По данным веб-сайта пластиковых продуктов питания:

    На основе научных исследований, проведенных в течение пяти десятилетий, государственные органы безопасности определили, что полистирол безопасен для использования в продуктах общественного питания. Например, полистирол соответствует стандартам Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США и Европейской комиссии / Европейского управления по безопасности пищевых продуктов для использования в упаковке для хранения и подачи пищевых продуктов.Департамент гигиены пищевых продуктов и окружающей среды Гонконга недавно проверил безопасность подачи различных пищевых продуктов в полистироловых продуктах общественного питания и пришел к такому же выводу, что и FDA США. [28]

    С 1999 по 2002 год, всесторонний обзор потенциальных рисков для здоровья, связанных со стиролом, был проведен международной группой экспертов из 12 членов, выбранной Гарвардским центром оценки рисков. Ученые обладали опытом в токсикологии, эпидемиологии, медицине, анализе рисков, фармакокинетике и оценке воздействия.

    Гарвардское исследование показало, что стирол естественным образом присутствует в таких продуктах, как клубника, говядина и специи, и естественным образом образуется при переработке таких продуктов, как вино и сыр. В исследовании также были проанализированы все опубликованные данные о количестве стирола, вносимого в рацион из-за миграции упаковки пищевых продуктов и одноразовых изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и сделан вывод о том, что у населения нет причин для беспокойства по поводу воздействия стирола из пищевых продуктов или стирольных материалов. используется в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами, таких как упаковка из полистирола и контейнеры для общественного питания. [29]

    Было обнаружено, что олигомеры стирола в контейнерах из полистирола, используемых для упаковки пищевых продуктов, проникают в пищевые продукты. [30] Другое японское исследование, проведенное на мышах дикого типа и на мышах с отсутствием AhR, показало, что тример стирола, который авторы обнаружили в готовых продуктах быстрого приготовления, упакованных в контейнер из полистирола, может повышать уровень гормонов щитовидной железы. [31]

    Опасность возгорания

    Полистирол, как и другие органические соединения, легко воспламеняется. Полистирол классифицируется в соответствии с DIN4102 как продукт «B3», что означает легковоспламеняемость или «легко воспламеняется».«Как следствие, хотя это эффективный изолятор при низких температурах, его использование запрещено в любых открытых установках в строительстве, если материал не является огнестойким. [ необходима цитата ] Он должен быть скрыт за гипсокартоном, листового металла или бетона. [ необходима ссылка ] Вспененные полистироловые пластмассы случайно возгорелись и вызвали огромные пожары и убытки, например, в международном аэропорту Дюссельдорфа, в туннеле под Ла-Маншем (где полистирол находился внутри вагона, который загорелся ) и атомной электростанции Браунс-Ферри (где огонь пробил антипирен и достиг вспененного пластика под ним, внутри противопожарной защиты, которая не была протестирована и сертифицирована в соответствии с окончательной установкой). Янагиба, Юкиэ и др. (2008). «Тример стирола может повышать уровень гормонов щитовидной железы за счет подавления регуляции гена-мишени UDP-глюкуронозилтрансферазы арилуглеводородного рецептора (AhR)» (свободный текст). Перспективы гигиены окружающей среды 116 (6): 740–745. DOI: 10.1289 / ehp.10724. PMC 2430229. PMID 18560529. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2430229.

    Внешние ссылки

    • Состав полистирола — Университет Южного Миссисипи
    • Идентификационный код смолы SPI — Общество производителей пластмасс
    • Бактерии превращают пенополистирол в биоразлагаемый пластик — Scientific American, 27 февраля 2006 г.
    • Факты о пенополистироле (упаковке)
    • Леттьери, Т.R., Hartman, AW, Hembree, GG, and Marx, E. «Сертификация SRM 1960: полистирольные сферы номинальным диаметром 10 микрометров (» Space Beads «), Журнал исследований Национального института стандартов и технологий 96 (669–691) 1991.

    ПРИМЕНЕНИЙ ТЕРМИЧЕСКИХ ЛИСТОВ ПОЛИСТИРОЛОВ ООО «Галактика Полистирол».

    Презентация на тему: «ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИСТИРОЛОВЫХ ЛИСТОВ ООО« Галактика полистирол ».»- стенограмма презентации:

    1 ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИСТИРОЛОВЫХ ТЕРМИЧЕСКИХ ЛИСТОВ ООО «Галактика Полистирол»

    APPLICATIONS OF POLYSTYRENE THERMAL SHEETS By Galaxy Polystyrene LLC

    2 Введение ● Полистирол (ПС) — это синтетический ароматический углеводородный полимер, изготовленный из мономерного стирола.● Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачный, твердый и довольно хрупкий. ● полистирол находится в твердом (стекловидном) состоянии при комнатной температуре, но течет при нагревании выше 100 ° C.

    Introduction ●Polystyrene (PS) is a synthetic aromatic hydrocarbon polymer made from the monomer styrene.

    3 Применение термопленки из полистирола 1. Безопасен для хранения и упаковки 2. Очень гибкий 3. Экологичный 4. Тепловая эффективность 5. Водостойкость

    Polystyrene Thermal Sheets Applications 1. Its safe for storage and packing 2.

    4 1.Его безопасно для хранения и упаковки. Продукты очень безопасны для хранения и упаковки благодаря их высокой защите от ударов, а также амортизации.

    1.

    5 Эти изделия из полистирола используются многими людьми в различных отраслях для лепки, где материал может иметь любую форму и размер, чтобы обеспечить заданный дизайн 2. Очень гибкий

    These polystyrene products are used by many people in various industries for sculpting where the material can be in any form or size to provide the intended design 2.

    6 3.Безвреден для окружающей среды. Он также безопасен для окружающей среды, вы можете легко переработать его без особых вложений.

    3.

    7 4. Тепловая эффективность Благодаря термической эффективности полистирола материалы этого типа лучше всего подходят для изоляции содержимого, помещенного между ними.

    8 5. Водонепроницаемость. Этот материал также является водостойким, поэтому вода или другие жидкости не повреждают его содержимое.

    9 6. Процесс изоляции ● Они используются для широкого спектра процессов упаковки и изоляции. ● Существует два типа изоляции: пенополистирол и экструдированный полистирол.

    10 Выберите ООО «Галактика полистирол» ● Есть много мест, где используются термопласты из полистирола из-за его замечательных характеристик, как описано ниже ● Если вы ищете термопласты из полистирола стандартного качества в ОАЭ, термопленки в ОАЭ, ● Выбирайте ООО «Галактика полистирол» как есть лучший поставщик и производитель полистирола в ОАЭ

    11 ООО «Галактика Полистирол» Посетите: http: // gppsdubai.ae / http: //gppsdubai.ae/ Звоните: 971 45519753/54 Свяжитесь с нами

    EPS Расширяемый полистирол

    EPS поставщик — Компания Bouling Chemical Co., Limited расположена в районе Уцзян, провинция Сучжоу, провинция Цзянсу. Группа была основана в январе 2003 года как крупное частное химико-пластиковое предприятие, специализирующееся на производстве пенополистирола. Основная продукция нашей компании: Пенополистирол , Огнестойкий EPS, FMS EPS, FSA EPS. После 7 лет стабильного развития группа превратилась в новое и высокотехнологичное предприятие Национальной программы факела, Jiangsu Excellent Private Enterprise и Jiangsu Top Credit Enterprise (AAA).Продукция группы широко продавалась в более чем 30 провинциях, муниципалитетах и ​​автономных регионах по всей стране и продавалась за границу в более чем 20 стран и регионов Европы, США и стран Океании.
    Теперь производственные мощности компании Bouling Chemical Co., Limited достигли уровня 80 000 тонн пенополистирола в год, занимая первое место в мире и занимая первое место в Китае.
    Пенополистирол Bouling серии продуктов широко применяется в производстве упаковочных материалов, отделке и строительстве транспортных средств и т. Д. EPS известны своей стабильностью, хорошей сохранностью, высокой пенообразующей способностью, экономией пара, хорошими комбинированными характеристиками и хорошей интенсивностью обработки формованных изделий. Он обладает удовлетворительными антиразрушающими и противодействующими эффектами сотрясения, а также обладает хорошими характеристиками в области сохранения тепла и звукоизоляции после формования, что может быть признано лучшим продуктом для экономии энергии и защиты окружающей среды в области строительных материалов. Пенопласт, изготовленный из огнестойкого вспенивающегося полистирола ( огнестойкий EPS ), недавно разработанный, в настоящее время является самым легким и экономичным упаковочным материалом в мире.Жарким летом в зданиях, оборудованных кондиционерами, можно снизить потребление энергии и ощутить эффект теплоизоляции. В холодном северном Китае пенопласты являются наиболее широко используемыми высокоэффективными теплоизоляционными и энергосберегающими материалами в зданиях, которые красивы на вид, легки и прочные по качеству и просты в строительстве. Группа внесла свой вклад в национальные архитектурные курсы по энергосбережению и сохранению тепла.
    Кроме того, Группа планирует комплексную концепцию управления.За 7 лет полноценного развития компания Bouling заложила прочную основу для всестороннего развития, освоения новых сфер бизнеса и улучшения рыночных конкурентных сил и управленческого потенциала. Наша Группа активно и настойчиво пытается работать в сфере новых материалов и недвижимости. На рынке капитала компания Bouling тщательно готовит и добивается листинга на китайском фондовом рынке. В настоящее время подготовка к выходу на рынок находится под систематическим и упорядоченным управлением.Мы воспользуемся этой возможностью для дальнейшего повышения комплексного уровня управления, повышения всех конкурентоспособных сил и устойчивого потенциала Группы.
    В будущем компания Bouling Chemical Co., Limited унаследует человеческую концепцию «Ценить персонал и заботиться о клиентах», стремясь посвятить себя стране с промышленностью и вдохновлять государство наукой и технологиями. .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *