Вопросы по аэрогелю
Основные вопросы об аэрогеле, интересующие как строителей и проектирощиков, так и простых обывателей:
Что такое материалы Aspen Aerogels?
Теплоизоляционные материалы Aspen Aerogels - это синтетический аморфный кремнезём (существенно отличающийся от кристаллического кремнезёма), которым пропитано нетканое эластичное полотно. Получившийся утеплитель обладает превосходными теплотехническими характеристиками.
Для того, чтобы удовлетворить потребности клиента, Aspen Aerogels использует различные аэрогелевые добавки и различные тканевые основы. Для создания своих продуктов Aspen Aerogels применяет нанотехнологии, которые минимизируют три механизма теплопередачи, что приводит к значениям теплопроводности в пределах 12-15 мВт/(м*К).
Что такое нанотехнологии Aspen Aerogels?
Нанотехнологичность продуктов Aspen Aerogels заключается в мельчайших пустотах, включенных в гелевую матрицу аморфного кремнезема. Данные пустоты позволют достичь превосходных теплоизоляционных качеств утеплителей Aspen Aerogels. Частицы аэрогеля намного больше, чем нанометр (10⁻9 м). Поры (или воздушное пространство) в структуре аэрогеля - в пределах нанометра. Однако для того, чтобы разделить частицы аэрогеля, потребуется огромное количество энергии.
Согласно общепринятому определению, наночастицы- это дисперсивные частицы, в двух или трех измерениях больше чем 1 нм и меньше, чем 100 нм.
Пять различных видов аэрогелевой пыли были протестированы независимой лабараторией с использованием лазерного рассеивателя Malvern Mastersizer 2000. Этот инструмент подсчитывает объемное распределение множества частиц от лазерного рассеивания. Итоги исследования показаны в таблице 1 и графике 1. Частицы размером менее 0,710 микрон (710 нм) не были обнаружены ни в одном из анализируемых образцов. Т.о. размер мельчайшей частицы аэрогеля более чем в 7 раз больше, чем самая большая наночастица.
| Информация о размере частиц (Malvern) |
Распределение размеров частиц |
.bmp) |
0,71 7,096 70,936 709,627
Размер частиц (мкм)
|
Какие исследования аморфного кремнезема проводились в области здравоохранения?
Организация Объединенных Наций по Экономическому Сотрудничеству и Развитию (ООНЭСР) изучает опасные свойства химических веществ, производимых в больших объёмах.Результаты исследований синтетического аморфного кремнезёма (САК) были опубликованы в 2004 году. Согласно заключению экспертизы, САК не приоритетен для дальнейшего исследования. Отрывки из отчета о воздействии САК на здоровье человека приведены ниже:
Впитывание, накопление, выведение: формы аморфного кремнезема быстро выводятся из легких во время и после длительного вдыхания лабораторными животными, в то время как кристаллические формы кремнезема демонстрируют ярковыраженную тенденцию накапливаться и оставаться в легких и лимфатических узлах. Впитывание в кишечнике САК у людей и животных наблюдается незначительное. Есть свидетельство выведения биодоступных частиц через почки.
Кратковременный токсический эффект: Опыты на крысах, вдыхающих высокие концентрации САК (от 140 до ~ 2000 мг/м³) не вызвали смертельных исходов. Пероральный прием аморфного кремнезема и аморфных силикатов а также контакт с кожей не привели к смертности даже в самых высоких дозах: диапазон LD0 значений от 3300 до 20000 мг/кг.
Раздражение и аллергические реакции: САК и силикаты не раздражают кожу и глаза в экспериментальных условиях, но могут вызывать сухость при длительном и регулярном использовании.
Несмотря на то, что, эксперименты по изучению аллергических реакций на САК и силикаты не проводились, однако, длительный опыт использования данных материалов говорит о том, что за последние 50 лет у САК не выявлено потенциала для аллергических реакций кожи. Как было сказано выше, есть отчеты, описывающие сухость и раздражение кожных покровов, которые могут ошибочно приниматься за аллергию. Медицинские наблюдения рабочих, собранные за демятки лет, не дали никаких доказательств появления кожной аллергии.
Агентство по охране окружающей среды США (АОС США) рассмотрело ряд исследований токсичности синтетического аморфного кремнезёма в том числе четыре исследования критической токсичности (исследование на острую интоксикацию LD50 у крыс, тест на вдыхание LC50 у крыс, первичное раздражение глаз кроликов и первичные кожные раздражения у кроликов). Краткое содержание результатов исследования Агентства по охране окружающей среды США изложены ниже:
1. Исследования критической токсичности. В результате исследований последствий вдыхания и применения внутрь САК смертности не наблюдалось. По первичному раздражению глаз: не было помутнения роговицы или раздражения радужной оболочки глаза.
По воздействию на кожу: в течение 72-часового исследования не наблюдалось раздражения кожных покровов.
По изучению кратковременного токсического эффекта: при употреблении внутрь LD50 составляет: 5000 мг/кг.
По изучению воздействия САК при вдыхании: LC50 составляет: 2,08 мг/л.
Все исследования были проведены с учётом IV категории токсичности.
2. Исследования на мутагенность. Во всех четырех исследованиях не было никаких признаков любой мутагенной активности, связанной с воздействием САК.
3. Пероральная токсичность. Не выявлено смертельных исходов или клинических симптомов. Не было существенной разницы между группой испытуемых и контрольной группой в плане концентрации кремнезема в организме.
Опираясь на анализ вышеперечисленных исследований, АОС США пришло к следующим заключениям:
Кремнезем аморфный, пирогенный, (некристаллический) имеет доказанное отсутствие токсичности. По результатам исследования кратковременного токсического эффекта причислен к категории токсичности ІV. Результат на мутагенность отрицательный. Кремнезем аморфный, пирогенный, (некристаллический) не классифицируется по его канцерогенности, однако при его аморфной структуре, он не может представлять онкогенного риска. Считается, что кремнеземы инертны при проглатывании, и в связи с большим молекулярным весом они не могут впитываться через кожу. Относительно здоровья человека не должно быть беспокойства, независимо от того, каким по продолжительности был контакт с САК.
Воздействие синтетического аморфного кремнезема на здоровье существенно отличается от воздействия кристаллического кремнезёма.
В результате эпидемиологических исследований длительного преднамеренного воздействия САК на работающих с данным материалом сотрудников силикоз не наблюдался.
Исследования на различных видах животных показали, что продукты аморфного кремнезема полностью выводятся из лёгких.
Международное Агенство по исследованию рака признает САК не онкогенным для здоровья человека (3 группа).
Как воздействует на здоровье человека аэрогелевая пыль?
При работе с полотном аэрогель образуется аэрогелевая пыль. Контакт с аэрогелевой пылью может иметь следующий эффект:
- ощущение сухости кожи;
- раздражение глаз, кожи, респираторных путей.
Эти эффекты не редки для аэрогелей, но закономерны для контакта с большим количеством пылящего материала. При вдыхании в достаточных количествах, любая пыль или любой аэрозоль могут вызвать раздражение кожи или слизистых оболочек химическим или механическим воздействием.
Каков предельно допустимый уровень воздействия аэрогелевой пыли?
Стандарт Агенства по производственной безопасности и гигиене труда (АПБГТ) США для аморфного кремнезема- (80 мг/м³)/(%SiO2). Метод выборочного исследования 7501 Национального института профессиональной безопасности и здоровья США подсчитывает % SiO2 на основе процентного содержания кристаллического кремнезема в образце. Поскольку содержание кристаллического кремнезема в аэрогеле составляет 0%, пылевые лимиты АПБГТ 15 мг/м³ (общая пыль) и 5 мг/м³ (вдыхаемая пыль) относятся и к воздействию аэрогелевой пыли.
Стандарт Национального института профессиональной безопасности и здоровья для аморфного кремнезема- 6 мг/м³.
В Германии максимально допустимая концентрация - 4мг/м³ (вдыхаемые частицы пыли).
Как утилизируются обрезки полотна аэрогель?
Изоляционное полотно Aspen Aerogels состоит главным образом из синтетического аморфного кремнезема, включенного в тканевую основу. В конечном продукте нет никакого жидкого вещества. Обрезки полотна аэрогель могут вывозиться на полигоны для захоронения промышленных отходов. Обрезки полотна аэрогель будут пылить во время отсыпки, поэтому полигоны для захоронения промышленных отходов должны быть проинформированы о возможном образовании пыли еще на стадии согласования принятия отходов. Производственные отходы Aspen Aerogels хранятся на лицензированном полигоне в штате Массачусетс.
Для удовлетворения потребностей клиента Aspen Aerogels использует различные аэрогелевые добавки и различные тканевые основы. Эти добавки могут включать в себя такие материалы, как углеродная сажа, диоксид титана, оксид алюминия. Полотно аэрогель не имеет характеристик опасных отходов согласно Своду федеральных правил США по охране окружающей среды (раздел 40, пункт 40, подпункт С). |
