Określenie substancji niebezpiecznych emitowanych podczas rozkładu termicznego i spalania chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych stosowanych w budownictwie i transporcie

Kierownik projektu: dr inż. Monika Borucka

Streszczenie projektu:

Celem projektu było określenie substancji niebezpiecznych w mieszaninach gazów i dymów emitowanych podczas rozkładu termicznego i spalania tworzyw sztucznych za pomocą zbudowanego i zweryfikowanego zestawu badawczego umożliwiającego symulowanie wybranych warunków pożarowych.

W ramach realizacji 3. etapu określono niebezpieczne substancje organiczne emitowane podczas rozkładu termicznego i spalania chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych, opracowano procedury i materiały informacyjne, przeprowadzono seminarium weryfikujące opracowane materiały oraz opracowano publikacje.

Organiczne substancje niebezpieczne emitowane podczas rozkładu termicznego i spalania tworzyw sztucznych określano stosując stanowisko badawcze składające się z pieca rurowego (Pursera) oraz chromatografu gazowego ze spektrofotometrem mas. Substancje duszące i drażniące emitowane podczas spalania wybranych tworzyw określono stosując połączenie pieca rurowego z analizatorem gazów. Badania przeprowadzono na grupie komercyjnie dostępnych elastycznych pianek poliuretanowych. Dodatkowo przeprowadzono badania w zakresie wydzielania toksycznych produktów rozkładu i spalania tworzyw sztucznych zgodnie z normą PN-B-02855 oraz oznaczano ilości dioksyn i furanów oraz dioksynopodobnych bifenyli i niedioksynopodobnych bifenyli w próbkach sadzy powstałej w wyniku rozkładu i spalania tworzyw. W celu uzyskania kompleksowych informacji dotyczących zagrożeń pożarowych stwarzanych przez wybrane materiały przeprowadzone zostały także badania z zastosowaniem kalorymetru stożkowego oraz analizatora termicznego. Pomiary wykonane przy zastosowaniu kalorymetru stożkowego pozwoliły na wyznaczenie parametrów charakteryzujących zachowanie się chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych podczas procesu spalania: szybkości wydzielania ciepła, szybkości spalania, zakresu temperatur rozkładu, zdolności do zapłonu. Z kolei analiza termiczna dostarczyła informacji na temat procesów zachodzących podczas ogrzewania materiałów w zadanych warunkach pomiarowych.

Najmniej niebezpiecznych produktów powstawało, gdy proces spalania zachodził w warunkach dobrze wentylowanych (2. faza rozwoju pożaru) niezależnie od badanego materiału. Wyjątkiem był materiał trudnopalny, FPUF_D, który powodował emisję znacznych ilości chlorowodoru i cyjanowodoru. Najwięcej produktów powstawało, gdy spalanie płomieniowe zachodziło w warunkach słabej wentylacji (fazy 3A i 3B). W mieszaninach emitowanych gazów i dymów podczas spalania wszystkich pianek poliuretanowych wykryto znaczne ilości 2,4-diizocyjanianu toluenu (TDI), produktu stosowanego przy syntezie materiałów poliuretanowych. Wykryto również w sporej ilości takie produkty jak: benzen, toluen, styren, benzonitryl, benzaldehyd, fenol, izocyjaniany oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. W mieszaninie gazów emitowanych podczas rozkładu trudnopalnej pianki FPUF_D wykryto substancję opóźniającą palenie tris(1-chloro-2-propylo)fosforan (TCPP).

Projekt II.PB.05. Liczba niebezpiecznych produktów wykrywanych w próbkach gazów i dymów emitowanych podczas rozkładu termicznego i spalania elastycznych pianek poliuretanowych

Na podstawie badań oznaczania dioksyn i furanów oraz dioksynopodobnych bifenyli w próbkach sadzy uzyskanych podczas rozkładu termicznego i spalania wybranych elastycznych pianek poliuretanowych stwierdzono, że dioksyny powstawały w sposób ograniczony, a sama sadza nie stanowi zagrożenia dioksynami. Z kolei na podstawie wyników uzyskanych z zastosowaniem kalorymetru stożkowego stwierdzono, że pianka FPUF_C wskazywała największą termostabilność w porównaniu z pozostałymi testowanymi tworzywami sztucznymi. Materiał ulegał zapaleniu najpóźniej w porównaniu do innych materiałów, a proces spalania trwał najdłużej. Jednak zarejestrowana szybkość wydzielania ciepła była największa, 3-krotnie większa niż FPUF_B i aż 5-krotnie większa niż w przypadku FPUF_D.

Na podstawie uzyskanych rezultatów stwierdzono, że badane tworzywa sztuczne mogą podczas rozkładu termicznego i spalania wydzielać substancje niebezpieczne, które w zależności od odległości od źródła emisji stanowią zagrożenie dla zdrowia lub życia człowieka.

W oparciu o wyniki przygotowano również procedurę pn. Analiza substancji duszących i drażniących emitowanych podczas termicznego rozkładu i spalania tworzyw sztucznych oraz model stanowiska (zestawu) badawczego służącego do oznaczania substancji duszących oraz drażniących w produktach rozkładu termicznego i spalania tworzyw sztucznych. Przygotowane zostały materiały informacyjne dotyczące niebezpiecznych substancji emitowanych podczas rozkładu termicznego i spalania chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych pt. Substancje niebezpieczne emitowane podczas rozkładu termicznego i spalania chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych (umieszczone na stronie internetowej CIOP-PIB) oraz pt. Niebezpieczne produkty rozkładu termicznego i spalania chemoutwardzalnych tworzyw sztucznych (wydane w 150 egz.).

Wyniki przedstawiono w 2 publikacjach naukowych oraz zaprezentowano na 1 konferencji krajowej.

Jednostka: Pracownia Bezpieczeństwa Chemicznego

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022