Анализ токсичных компонентов продуктов горения изделий на основе полистирола

ВВЕДЕНИЕ
Сжигание в настоящее время является предметом значительных исследований и регулирующих мероприятий, отчасти из-за потенциально токсичных следовых органических соединений, образующихся в результате неполного сгорания. В то время как выбросы тяжелых металлов, таких как кадмий, свинец и ртуть, также вызывают серьезную озабоченность при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО), следы органических продуктов, таких как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), образующиеся при неполном сгорании, вызывают особую озабоченность с точки зрения сжигания твердых бытовых отходов (ТБО).
Основным источником ПАУ из установок для сжигания ТБО являются пластики большого объема, которые в основном состоят из полиэтилена (65 мас.%), полистирола (22%), полипропилена (9%) и ПВХ (4%). Исследования сжигания показали, что горение полистирола приводит к значительно большему количеству ПАУ, чем другие пластмассы, вероятно, из-за его ароматической структуры. Лучшее понимание химических и физических процессов, которые ответственны за выбросы ПАУ при сжигании полистирола, приведет к созданию более эффективных методов контроля над дожиганием и, возможно, методов уменьшения образования этих соединений в системах сжигания [2].
Полистирол – один из первых синтетических смол (1839 г.), но до 1935 г. он не производился в больших количествах для коммерциализации. Компания Dow Chemical Co. была пионером в этой области.
С тех пор технологии значительно продвинулись вперед благодаря исследованиям и разработкам. Стоимость синтеза очень чистого мономера стирола из дешевой сырой нефти и преобразования стирола в полистирол резко снизилась.
Мономер стирола считается одним из самых универсальных мономеров. Его можно полимеризовать с использованием таких методов, как свободнорадикальная, катионная, а также анионная полимеризация, термическая полимеризация, полимеризация с переносом группы, окислительно-восстановительная, фотополимеризация и облучение.
Благодаря хорошей технологичности, жесткости, прозрачности, отличной цветовой гамме, размерной стабильности, низкому водопоглощению, хорошей электроизоляции и важному фактору низкой стоимости использование полистирола быстро росло в течение последних трех десятилетий. Однако у полистирола есть некоторые недостатки, такие как чувствительность к определенным химическим веществам и продуктам питания с высоким содержанием жира или масла, а также плохая стойкость к ультрафиолету (УФ). Кроме того, он очень хрупкий при формовании малой толщины, что ограничивает некоторые области применения [3].
Полистирол стал и остается третьим по величине объемом пластика, производимого в Соединенных Штатах, сразу после полиэтилена и ПВХ. В настоящее время Соединенные Штаты способны производить около 3 млн тонн полистирола и сопутствующих материалов в год.
Применение полистирола и связанных с ним продуктов многочисленны. В основном гомополистирол используется в упаковочной промышленности. Модифицированные стирольные смолы, обладающие высокой ударной вязкостью, могут использоваться для изготовления корпусов бытовых приборов, мебели и многих других предметов [3].
Задачи:
 Изучить способ получения полистирола и какие токсичные компоненты входят в состав полистирола.
 Определить опасность токсичности продуктов горения и возможность снижения токсичности данных материалов.
Цель:
Определить опасность токсичных компонентов продуктов горения и проанализировать основные методы снижения токсичности данных материалов.
1.ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИСТИРОЛА
Полистирол (ПС) - это термопластичный полимер. Он имеет линейную структуру, обычный полистирол является атактическим, аморфным ипрозрачным. Изотактический полистирол был синтезирован в лаборатории, но он дал лишь небольшое преимущество в механических свойствах. Фактически, он отличается повышенной хрупкостью и более сложной технологичностью из-за высокой температуры плавления. Как и другие смолы, полистирол относительно инертен к неорганическим химическим веществам. Устойчив к щелочам, кислотам, окислителям и восстановителям. Однако при высоких температурах полистирол можно сульфировать или нитровать сильными минеральными кислотами (серной или азотной кислотами); либо сульфирование, либо нитрование делают его умеренно растворимым в воде. Кроме того, гомополимер легко разрушается рядом органических растворителей, включая химические чистящие средства. При длительном пребывании на открытом воздухе его устойчивость к атмосферным воздействиям плохая, проявляется желтизна. При повышенных температурах происходит разложение полистирола с образованием смеси низкомолекулярных соединений, таких как димеры, тримеры или олигомеры.