Свойства: Свойства пенопластов определяются типом полимеров, на основе которых получены пенопласты, относительным содержанием твердой и газовой фаз, параметрами морфологической структуры: формой, размером, строением и ориентацией ячеек. У некоторых пенопластов проявляется анизотропия свойств: их характеристики могут существенно отличаться вдоль и поперек течения композиции при формировании материала.
Отличительной чертой всех пенопластов является низкая теплопроводность (по теплоизоляционным свойствам пенопласты превосходят традиционные теплоизолирующие материалы) и высокая способность поглощать вибрацию и звук, благодаря чему они нашли самое широкое применение в качестве теплоизоляционных и звукопоглощающих материалов. Строение пенопластов делает их хорошими сорбентами жидких продуктов. Способность пенопластов поглощать вибрацию и звук, сорбировать водные пары и жидкости возрастает с увеличением удельной доли открытых ячеек. Гигроскопичность и водопоглощение зависят также от степени гидрофильности полимера. По сравнению с поропластами замкнутоячеистые пенопласты имеют более высокие диэлектрические свойства и меньшую газо- и паропроницаемость. Горючесть, био-, свето-, тепло- и химическая стойкость пенопластов определяются главным образом типом полимера, но эти показатели у пенопластов из-за более развитой удельной поверхности несколько ниже, чем у соответствующих им монолитных полимеров. Большинство теплоизоляционных материалов из пенопластов относится к группе сгораемых материалов, и только часть из них – к группе трудносгораемых, например, некоторые марки, пенополистирола, пенополиуретана, пенопластов на основе фенолоформальдегидных смол.
Пенопласты всех видов дают значительную деформацию при сжатии. Различают предел прочности при сжатии у жестких пенопластов (пенополистирола марок ПС-1 и ПС-4, фенолоформальдегидных марок ФРП-1, ФФ) и предел прочности при 10%-ном сжатии у эластичных пенопластов (пенополистирол марки ПСБ, эластичные пенополиуретаны). Предел прочности при сжатии зависит от вида пенопласта, структуры, средней плотности и находится в пределах от 0,02 (мипора марки 10) до 3 МПа (пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол средней плотности 200 кг/м3). Предел прочности при изгибе находится примерно в тех же пределах.
Пенопласты хорошо перерабатываются традиционными способами переработки пластмасс. Их можно резать, сверлить обычными деревообрабатывающими инструментами, склеивать клеями, обычно применяемыми для полимеров, соответствующих полимеру матрицы. В сочетании с уникальными теплоизоляционными свойствами это сделало пенопласты одним из самых распространенных видов теплоизоляционных материалов. Основные виды пенопластов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов – пенополистирол, пенополиуретан, пенополивинилхлорид, пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол, поропласты на основе мочевиноформальдегидных смол.
Пенополистирол.
Пенополистирол – общее название пенопластов на основе полистирола.
Пенопласты на основе полистирола изготовляют прессовым способом (ПС), беспрессовым способом (ПСБ), экструзионным способом, а также литьем под давлением.
Сырьем для изготовления пенопластов марок ПС служит эмульсионный полистирол марки Б (в виде порошка) и порофоры, а для изготовления пенопласта вида ПСБ – суспензионный, состоящий из отдельных гранул.
Отличие беспрессового способа изготовления пенопластов вида ПСБ от стандартного, когда синтетические смолы смешиваются с газообразователем, отвердителем и другими компонентами, состоит в том, что при производстве ПСБ уже готовые гранулы полистирола вспучиваются и свариваются между собой в форме при нагревании водой или паром с температурой 80-100 °С.
Полистирольные пенопласты — сгораемый материал; при добавлении к ним антипиренов получают трудносгораемый материал (вид ПСБ-С). Добавление антипиренов не влияет на физико-механические показатели свойств полистирольных пенопластов.
Полистирольные пенопласты имеют в основном закрытые поры. Такие пенопласты стойки к действию пресной и морской воды, кислот, щелочей, спиртов, но нестойки к действию органических растворителей (бензола, бензина и других нефтепродуктов).
Средняя плотность полистиролов вида ПС: от 40 до 200 кг/м3.
Средняя плотность полистиролов вида ПСБ: от 20 до 40 кг/м3.
Предел прочности при сжатии полистиролов вида ПС: от 0,17 до 3,0 МПа.
Предел прочности при сжатии полистиролов вида ПСБ: от 0,05 до 0,15 МПа.
Предел прочности при статическом изгибе полистиролов вида ПСБ: от 0,07 до 0,18 Мпа.
Водопоглощение за 24 ч полистиролов вида ПС: от 0,3 до 0,6 кг/м2.
Водопоглощение за 24 ч полистиролов вида ПСБ: от 2 до 5 объемных %.
Теплопроводность в сухом состоянии при 298 °К полистиролов вида ПС: от 0,041 до 0,058 Вт/(м·К).
Теплопроводность в сухом состоянии при 298 °К полистиролов вида ПСБ: от 0,038 до 0,041 Вт/(м·К).
Температура применения полистиролов вида ПС: от -180 до +60 ° С.
Температура применения полистиролов вида ПСБ: от -180 до +70 ° С.
Пенополиуретаны.
Пенополиуретаны – общее название пенопластов на основе полиуретанов.
Пенополиуретаны получают в результате сложных реакций, протекающих при смешивании полиэфира, диизоцианата или полиизоцианата, вспенивающего агента в присутствии катализатора, эмульгатора и добавок. Изменяя состав смеси, можно получать пенополиуретаны с различными свойствами.
Полиэфиры применяют простые и сложные. По виду полиэфира получают жесткие или эластичные пенополиуретаны. Диизоцианат – вещество, содержащее уретан. Катализаторы регулируют реакцию образования полиуретана, его вспенивание и отверждение. Эмульгаторы – поверхностно-активные вещества, позволяющие получить равномерную структуру пенополиуретана, однородного по свойствам. В качестве добавок при изготовлении пенополиуретана применяют газообразователи – вещества, обеспечивающие пористость материала, антипирены, повышающие его огнестойкость, и красители.
Пенополиуретан изготовляют непрерывным способом, способами заливки и напыления. Промышленность выпускает различные эластичные и жесткие пенополиуретаны.
Полиуретановый эластичный поропласт ППУ-Э изготовляют путем взаимодействия сложного полиэфира П-2200 с диизоцианатом в присутствии соответствующих добавок. Для получения пенополиуретана со свойствами самозатухания к этим компонентам добавляют трихлорэтилфосфат.
ППУ-Э имеет открытопористую структуру, поэтому при изоляции промышленных объектов с отрицательными температурами применяют пароизоляционный слой из различных синтетических материалов. Цвет неокрашенного ППУ-Э от белого до желтого. Сохраняет свои эластичные свойства при температуре от -15 до +100 °С. Негигроскопичен. Стоек к воздействию бензина и смазочных масел. Горит, выделяя при этом значительное количество теплоты и дыма. Промышленность выпускает самозатухающий эластичный поропласт марки ППУ-Э-40-08с.
Средняя плотность ППУ-Э от 25 до 60 кг/м3
Предел прочности при растяжении не менее 0,12 МПа.
Относительное удлинение в момент разрыва не менее 150% (для самозатухающего - 120%).
Теплопроводность от 0,032 до 0,041 Вт/(м·К).
ППУ-Э используют в качестве тепло-, звукоизоляционного и амортизационного материала. Температура изолируемой поверхности должна быть не ниже -180 °С.
Показатели физико-механических свойств жестких пенополиуретанов:
Средняя плотность: от 40 до 70 кг/м3.
Предел прочности при сжатии: от 0,15 до 0,4 МПа.
Предел прочности при изгибе: от 0,2 до 0,4 МПа.
Водопоглощение за 24 ч по объему: от 1 до 3 %.
Теплопроводность при средней температуре 293 °К: от 0,029, до 0,04 Вт/(м·К).
Температура применения: от –180 до +120 °С.
Горючесть – трудновоспламеняемые материалы.
Пенополивинилхлориды.
Поливинилхлорид – термопластичный полимер, содержащий до 56,8% связанного хлора, что обеспечивает его пониженную горючесть по сравнению с полистиролом и позволяет отнести его группе трудносгораемых и трудновоспламеняемых материалов.
Пенопласты на основе поливинилхлорида изготовляют прессовым (жесткие пенопласты ПХВ-1, ПХВ-2, эластичные ПВХ-Э) и беспрессовым (жесткий пенопласт ПВ-1) способами. В качестве полимера используют латексные поливинилхлориды марок ПВХ-Л5, ПВХ-Л7, в качестве газообразователей – порофор ЧХЗ-57, углекислый аммоний и бикарбонат натрия. Чтобы изготовить эластичные пенопласты, вводят пластификаторы.
При применении для тепловой изоляции пенопластов из поливинилхлорида может возникнуть коррозия изолируемых металлических поверхностей в результате выделения хлороводорода, который может образовываться из-за частичного разложения полимера. Поэтому эти материалы испытывают на содержание свободного HCl.
Пенопласт ПXB обладает жесткой замкнуто-ячеистой структурой. Цвет от белого до желтого. Стоек к воздействию нефти и керосина. Трудносгораемый материал. Промышленность выпускает пенопласт ПХВ-1 средней плотностью 85-115 кг/м3 и ПХВ-2 средней плотностью 150-195 кг/м3. Теплопроводность колеблется от 0,035 до 0,058 Вт/(м·К). Водопоглощение за 24 ч не более 4 %.
Пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол.
Фенолоформальдегидные смолы – наиболее распространенные и дешевые полимеры. Пенопласты, изготовленные на их основе, отличаются повышенной тепло- и огнестойкостью по сравнению с остальными. В основном относятся к группе трудносгораемых материалов. Являются химически стойкими материалами.
Пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол изготовляют беспрессовым способом и способом заливки.
Пенопласты, получаемые беспрессовым способом, изготовляют из смеси, состоящей из новолачной фенолоформальдегидной смолы, отвердителя (уротропин), газообразователя (порофор ЧХЗ-57) и наполнителей (стекловолокно, алюминиевая пудра). Беспрессовым способом получают изделия из пенопластов марок ФФ, ФС-7-2.
Пенопласт ФФ – газонаполненная пластмасса с преимущественно замкнутой ячеистой структурой. Пенопласт ФФ морозостоек и относится к группе трудносгораемых материалов. Выпускают в виде плит, покрытых бумагой, с необрезанными и обрезанными торцами. Размер плит с обрезанными торцами не менее 480Х480Х50 мм. Цвет плит от желтого до коричневого.
Показатели физико-механических свойств пенопластов ФФ в зависимости от марки:
средняя плотность: 170 и 210 кг/м3;
предел прочности при сжатии: не менее 0,8 и 1 МПа;
водопоглощение за 24 ч: не более 0,2 кг/м2;
теплопроводность: не более 0,047 и 0,056 Вт/(м·К).
Пенопласты ФФ применяют в качестве легких заполнителей для строительных конструкций, а также в качестве теплоизоляционных материалов при температуре изолируемой поверхности от -180 до +150 °С.
Пенопласт ФС-7-2 – поропласт, изготовляемый на основе фенолоформальдегидной смолы СФ-121, а также на основе сплава смол СФ-010 и СФ-011 и твердой фурфуролоацетановой смолы ФА-15 с отвердителем, пенообразователем и наполнителем (стекловолокно или вспученный перлит). Материал выпускают в виде плит с покрытием с двух сторон бумагой или без покрытия. Плиты с бумагой обладают большей прочностью (0,4 вместо 0,3 МПа), чем плиты без покрытия. Плиты относятся к группе трудновоспламеняющихся.
По средней плотности (100 и 70 кг/м3) пенопласт ФС-7-2 выпускают двух марок: ФС-7-2-100 и ФС-7-2-70. Размеры плит (мм): 1000Х1000; 1200Х1900; 1000х500; 1200х600; 1200х700. 1200Х900. Толщина: 25, 30, 35, 40, 60. Теплопроводность при температуре 298 °К должна быть не более 0,052 Вт/(м·К). Используют для тепловой изоляции поверхностей температурой от -180 до +100 °С.
Теплоизоляционные плиты из пенопласта на основе резольных фенолоформальдегидных смол по средней плотности 50, 80 и 90 кг/м3 подразделяют на марки 50, 80 и 90. Теплопроводность плит в зависимости от марки составляет при средней температуре 298 °К соответственно 0,041; 0,044 и 0,045 Вт/(м·К). Прочность на сжатие при 10%-ной деформации – 0,05; 0.13 и 0,2 МПа. Прочность на изгиб – 0,08; 0,18 и 0,26 МПа.
Поропласты на основе мочевиноформальдегидных смол.
Карбамидные пенопласты представляют собой трудногорючий полимерный пористый материал с открытоячеистой структурой, получаемой воздушным вспениванием композиции на основе карбамидоформальдегидной смолы.
Карбамидные пенопласты – это безнапорные пены, которыми можно заполнять большие открытые полости при неограниченном времени заливки, а также длинные замкнутые по периметру каналы. Их отличают низкая стоимость и доступность сырья, невысокая плотность (25-40 кг/м3), морозо- и биостойкость, трудногорючесть, стойкость к действию большинства органических растворителей. Недостатки – невысокая механическая и адгезионная прочность, значительное водо- и влагопоглощение, хрупкость, повышенная технологическая усадка, наличие кислотной коррозионной среды.
К этой группе материалов относится мипора – жесткий поропласт, похожий на отвердевшую рыхлую пену, белого или желтоватого цвета, с открытой ячеистой структурой. Мипору изготовляют из мочевины, водного раствора смеси формальдегида (формалина), глицерина, пенообразователя и фосфорнокислого аммония.
Средняя плотность мипоры не более 18 кг/м3. Теплопроводность при средней температуре 298 °К – 0,035 Вт/(м·К). Прочность на сжатие не менее 0,025 МПа. Содержание влаги не более 15% по массе. Содержание свободного формальдегида – 0,003% по объему. Материал трудносгораемый. Температура воспламенения 397 °С.
Мипору выпускают марок М и Н в виде прямоугольных блоков длиной 950-1100 мм, шириной 440-500 мм, высотой 200-300 мм. Применяют мипору в качестве теплоизоляционного материала в пассажирских вагонах, холодильных камерах, для передвижных и контейнерных инвентарных зданий, а также в стационарных и транспортных сосудах для хранения и перевозки жидкого кислорода.
Вспененный полиэтилен Вилатерм Вспененный полиэтилен Вилатерм Экстра Вспененный полиэтилен ЭНЕРГОФЛЕКС Пенопласт композиционный марки ПК-2 рецептура 1 Пенопласт композиционный марки ПК-2 рецептура 2 Поливинилхлоридный пенопласт ПХВ-1-115 Поливинилхлоридный пенопласт ПХВ-2-150 Поливинилхлоридный пенопласт ПХВ-2-195 Полистирольный пенопласт ПС-1-100 Полистирольный пенопласт ПС-1-150 Полистирольный пенопласт ПС-1-200 Полистирольный пенопласт ПС-1-350 Полистирольный пенопласт ПС-1-600 Полистирольный пенопласт ПС-4-40 Полистирольный пенопласт ПС-4-60 Экструзионный пенополистирол ТЕХНОПЛЕКС 30 Экструзионный пенополистирол ТЕХНОПЛЕКС 30 Стандарт Экструзионный пенополистирол ТЕХНОПЛЕКС 35 Экструзионный пенополистирол ТЕХНОПЛЕКС 35 Стандарт Экструзионный пенополистирол ТЕХНОПЛЕКС 45
©2008-2019 Журнал «Полимерные материалы»
Все права защищены
Копирование информации данного сайта допускается только при условии установки ссылки на оригинальный материал.
