|
Пенополиуретаны в зависимости от
вида применяемого сырья, рецептуры, способа получения, температурного режима
отвержчеипя и других показателей могут обладать различными свойствами:
эластичностью, теплостойкое гыо, прочностными показателями, горючестью п т.
д.
Жесткие пенополиуретаны. В настоящее время выпускается
значительное количество различных марок жестких пенополиуретанов, из которых
наибольший интерес для строительства представляют ПУ-101, ППУ-3, ППУ-304Н,
ППУ-305, ППУ-9Н и др.
Пенопласты ПУ-101 (СТУ 35-XII-674-64; ТУ П-90-61)
представляют собой жесткие материалы с замкнутой структурой, от желтого до
коричневого цвета. Они выпускаются трех марок: ПУ-101, ПУ-101А и ПУ-101Б. Их
основные физико-механические свойства приведены в 45. Пенопласты устойчивы к
бензину, керосину и органическим маслам; воздухо- и морозостойки, но обладают
существенным недостатком — горючи. Частично горючесть можно снизить, введя в
их состав трихлои- этнлфосфат. Пенопласты ПУ-101 применяются в качестве
легких силовых и теплоизоляционных наполнителей панелей, плит покрытий,
штучных и профилированных изделий теплоизоляционного и акустического
назначения.
Пенопласты ППУ-3 выпускаются следующих марок: ППУ-3,
получаемый заливкой в формы или конструкции в заводских условиях или на месте
применения; ППУ- ЗС (самозатухающин) и ПГ1У-311, получаемый методом
напыления.
Пенопласт ППУ-3 (ВТУ BH1I11CC 4-60) представляет собой
жесткий мелкоячеистый материал с преобладанием закрытых ячеек, от белого до
светло-коричневого цвета. Сопбшаюшпеси межчу собой (открытые) ячейки занимают
обычно не более 3—5% всего объема. Основные физико-механические показатели
ППУ-3 приведены в 46. Использование пенопласта допускается до 100— 120°С. Он
используется для изготовления трехслойных конструкций в заводских условиях и
на местс применения в качестве силового, тепло-п звукоизоляционного
заполнителя, а также в виде изделии тепло- и звукоизоляционного назначения.
Пенопласт марки ППУ-ЗС (ТУ ВНИИСС 56—65; МРТУ 6-05-925-63)
представляет собой материал с закрыто-ячеистой структурой, белого пли
различных оттенков желтого цвета, выпускается в виде блоков размером 800±
15х600± 15Х 110± 15 мм, объемным весом около 50 кг/м3. При введении в
рецептуру трихлорэтил- фосфата горючесть материала снижается, но вследствие
пластифицирующих свойств трнхлорфосфата у пенопласта резко снижается верхний
предел рабочих температур (до 60°С). Основные физнко-механические свойства
пенопласта ППУ-ЗС приведены в 47.
Пенопласт марки ППУ-ЗН (ТУ ВНИИСС 67-66) предназначен для
напыления на различные поверхности. По рецептуре он сходен с пенопластом
ППУ-ЗС, но для улучшения смешения компонентов и предотвращения усадки
пенопласта в него дополнительно вводят стабилизатор пены. По внешнему виду
пенопласт представляет собой мелкоячеистую массу, от белого до желтого цвета,
с бугристой поверхностью.
Пенопласты ППУ-ЗС п ППУ-ЗН при эксплуатации до 60°С не
выделяют летучих или вредных веществ п относятся к самозатухающим материалам.
После удаления источников огня допускается их самостоятельное горение в
течение не более 15 сек. Благодаря мелкоячеистой структуре пенопласты ППУ-ЗС
п ППУ-ЗП достаточно водостойки. Их водопоглощение является в основном
поверхностным эффектом надрезанных ячеек и составляет не более 9% по объему.
Гигроскопичность не превышает 4 вес. %, что свидетельствует о гидрофобной
природе этого материала.
Пенопласт ППУ-ЗС применяется в качестве тепло- и
звукоизоляционного материала, как и ПУ-101 Пенопласт ПГ1У-ЗН применяется для
теплоизоляции фа гоипых, кривых и труднодоступных поверхностей, тля изоляции
изотермических хранилищ сжиженных углеводородных газов, холодильных
установок, трубопроводов, хранилищ с нагретой нефтью и нефтепродуктами,
корабельных и железнодорожных контейнеров, морозильных помещений и т. д.
При испытании на горючесть методом калориметрии, по данным
ВНИИПО МВД СССР, пенопласт ППУ- 304Н отнесен к группе трудновоспламепяемых
[51]. Он не растворяется во многих органических растворителях (ацетон,
бутилацетат, четыреххлористый углерод и др.), по слегка набухает; после
длительного нахождения в воде несколько снижает прочностные показатели.
Применяется для теплоизоляции фасонных, кривых и труднодоступных поверхностей
(изоляции изотермических хранилищ, резервуаров с нагретыми нефтепродуктами,
морозильных помещений и т. д.).
Пенопласты ППУ-305 (ТУ В-121-68) представляют собой
жесткие вспененные материалы с закрытой мелкоячеистой структурой от
светло-желтого до коричневого цвета. Их основные физико-механические
показатели приведены в 49. Применяются в виде изделий тепло- и
звукоизоляционного назначения, эксплуатируемых при температурах до 120°С.
Пенополиуретан марки ППУ-9П (ТУ В-79-67) представляет
собой папылепный слой пенопласта от белого до темно-желтого цвета, с
бугристой поверхностью. Области применения его те же, что и у пенопластов
ППУ- ЗН, ППУ-304Н. Пенопласты марок ППУ-9Н и ППУ- 304Н при напылении выделяют
значительно меньше токсичных веществ, чем при напылении ППУ-ЗН.
ППУ-Э-60-0,4 . Это газонаполненный легкий материал с
преобладанием открытых ячеек. Поэтому правильнее его называть поропластом. Он
выпускается в виде листов прямоугольной формы, гладких или профилированных, а
также в виде полотна светло-желтого цвета. При введении в его состав
красителей можно получать поропласты, окрашенные в различные цвета. При
действии ультрафиолетовых лучей поропласт быстро желтеет, но пожелтение
затрагивает только поверхностные слои и не сказывается на прочности и других
физико-механических показателях материала. Размеры выпускаемых листов
следующие: длина 2000 и 1000 мм\ ширина 1000, 850, 750 мм; толщина 3—10, 10—30, 30—50, 50—100, 100— 400 мм. Допуски по длине и ширине листа ±50 мм, по толщине от ±1 до ±5 мм (в соответствии с указанными выше толщинами).
Материал сохраняет эластичность в интервале от —15 до
+100°С; малогигроскопичен, водостоек, стоек к действию бензина и смазочных
масел. Если не менее 95% гидроксильных групп связаны изоцианатом (коэффициент
пены не ниже 95), то такой поропласт тропико- стоек. Поропласт обладает
^хорошими акустическими свойствами ( 51), которые несколько зависят от
толщины (см. 28) [34].
Поропласты ППУ-Э горят со значительным выделением тепла
(5800 ккал/кг) и дыма. Для снижения горючести в рецептуру
вводят три- хлорэтилфосфат. Получаемый поропласт марки ППУ-ЭС (СТУ 35-XII-
593-63) имеет более низкую теплостойкость (до 60°С). Снижаются несколько
также и прочностные показатели: предел прочности при растяжении — не менее 1
кгс/см2, относительное удлинение при разрыве — не менее 120%. Остальные
показатели не изменяются.
Для снижения горючести используют также добавки трехокиси
сурьмы и ПВХ. Получаемая марка поро- пласта Г1ПУ-ЭТ сохраняет эластичные
свойства в интервале температур от —20 до +100°С и не выделяет в процессе
эксплуатации летучих и токсичных веществ. Поропласт ППУ-ЭТ выпускается в виде
листов длиной 2000 мм, шириной 1000 и 850 мм; толщиной от 5 до 300 мм (ТУ В-98-67) и полотен длиной не менее 12 м, шириной 1000 мм и толщиной 5 мм (ТУ В-103-67); от белого до сиреневого цвета, объемным весом 30— 40 кг/м3.
Поропласт повышенной свариваемости, самозатухающий (ВТУ
35-XI1-753-64) способен свариваться с ПВХ-плепкон токами высокой частоты.
Физико-механические свойства этого поропласта аналогичны ППУ-ЭТ.
Эластичные пенополиуретаны 'применяют в строительстве в
качестве тепло- и звукоизоляционных материалов для утепления полов,
устройства герметизации стыков панелей и оконных рам; в качестве
прокладочного и амортизационного материала, звукопоглощающих обивок;
изготовления мягкой мебели и т. д.
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
Производство и применение пенополиуретанов за рубежом
быстро расширяется: в США производство ППУ возросло с 35 ООО г в 1965 г. до 100 ООО т в 1970 г.; в ФРГ с 4000 до 18 000 г; во Франции с 1000 до 8000 т. В Японии
производство ППУ только за один год (с 1961 по 1962 г.) возросло с 4500 до 6600 т [242, 280].
В зарубежной литературе отмечается, что ППУ наиболее
перспективные пенопласты [287]. Пенополиуретанам за рубежом уделяется большое
внимание: количество публикаций и патентов, посвященных сырью, рецептурам и
их производству, значительно превосходит число публикаций и патентов,
посвященных другим пенопластам, даже пенополистиролу.
Для производства ППУ за рубежом в качестве составляющей
композиции применяют простые и сложные полиэфиры. В последнее время отчетливо
проявляется тенденция к замене сложных полиэфиров простыми, получаемыми на
основе гликолей [65]. Для получения самозатухающих ППУ применяют фосфор-,
хлор- и бром- содержащие полиэфиры [169, 170, 174, 221, 227]. Наибольшее
распространение получили десмофены (ФРГ1, дальтолаки (Англия), мультроны
(США) и др. [24, 28, 50, 308].
В качестве изоцианатного сырья применяют чаще всего
2,4-толуилендиизоцианат и смеси на его основе, но в последние годы увеличивается
производство полиизоциа- натов, которые обеспечивают улучшенную структуру,
имеют меньшую токсичность и увеличивают самозатухание пенопластов [255]. Для
получения самозатухаюших ППУ применяют фосфор-, хлор-, бром- и кремнин-содер-
жащие полиизоцианаты [233, 254, 143, 273, 274]. Наибольшее распространение
получили десмодуры (ФРГ), супракс (Англия), хайлен (США), накконейш (США) и
др. [24, 50, 308, 28, 255]. В качестве катализаторов используют главны
образом третичные амины, а также оловоорганические соединения [50, 301].
Применяемый в ФРГ, США и других странах непрерывный способ
заключается в следующем ( 52). Полиэфир из резервуара 1 и диизоцианат из
резервуара 2 при помощи насосов 3 и 4 поступают в смесительную камеру 5, куда
из резервуара 6 подается насосом 7 активирующая смесь. Полиэфир подается со
скоростью 4 л/мин, диизоцианат— 2 л]мин (9000 порций в 1 мин), активирующая
смесь 0,4 л/мин (3000 порций в 1 мин).
Для получения пенопластов с предварительным смешением
части компонентов применяют аппараты, работающие по следующему принципу. В
одном резервуаре содержится смесь полиэфира и дипзоцианата, которая
шестеренчатым насосом непрерывно подается в смесительную камеру. Туда же из
второго резервуара инжекторным насосом подается активирующий раствор.
В литературе имеется много сообщений о применении, кроме
указанных, других способов получения изделий и конструкций пз
пенополиуретанов. Например, в Японии
предлагается формовать изделия в вакууме в формах,
расположенных на боковой поверхности вращающегося цилиндра [70]. Во Франции
ППУ вспенивают при помощи пара, в состав пенопласта вводят волокнистые
материалы [192]. В зарубежной литературе описано много способов получения
армированных, облицованных пенополиуретанов и конструкций па их основе [24,
156, 166, 173, 194, 201,205, 232].
Интересна технология получения пенополиуретанов, которая
включает предварительное вспенивание. В качестве газообразователей используют
смесь двух галоген- содержащих углеводородов: одного с низкой температурой
кипения, другого с более высокой (например, фре- оп-12 н фреон-11). Первичное
вспенивание проходит при выходе реакционной смеси из смесительной головки в
результате испарения первого газообразователя; объем смеси при этом
увеличивается в 10—12 раз. При экзотермической реакции отверждения начинает
испаряться второй газообразователь, что завершает процесс пенообразования
[306].
Для снижения стоимости пенополиуретанов и улучшения их
физико-механнческих свойств в пенопласты вводят наполнители: 5—40% талька с
размером частиц менее 10 мк\ керамзит, суспензионный полистирол, который
вспенивается за счет экзотермической реакции отверждения, волокнистые
наполнители, красители [70, 152, 192, 199, 160].
За рубежом используют отходы, получаемые при производстве
ППУ: в Норвегии применяются установки для непрерывной переработки отходов ППУ
в блоки. Отходы измельчают, смешивают со смесыо динзоцианатов и полиэфиров и
прессуют в блоки при нормальной или повышенной температуре. Установка состоит
из измельчителя, смесительного барабана, пресса, термокамеры и четырех форм
для блоков [276]. В Англии отходы смешивают с феноло-формальдегидиыми
полимерами и при нагревании до 140°С в экструдере или в форме получаются
листы или формованные блоки сшитого полимера [].
Основные физико-механические показатели некоторых марок
пенополиуретанов производства различных - фирм и стран приведены в 51.
Пенополиуретаны за рубежом довольно широко применяются в
строительстве [65, 70, 307]. Жесткие пенопласты применяются ал я II.II
щпвленпя трехслойных панелей п и л in покрытия, н качестве силового, тепло- и
звукоизоляционного материала, а также в виде штучных изделий. Их применяют
для тепловой изоляции трубопроводов, резервуаров, хранилищ, холодильных
камер, утепления кровель и междуэтажных перекрытий, для изготовления
подоконных блоков, дверей, теплых полов, подвесных потолков. Методом
напыления устраивают тепло- и звукоизоляцию на криволинейных, вертикальных и
горизонтальных плоскостях, в труднодоступных местах и т. д. Эластичные
пенополиуретаны применяются в качестве амортизационного, тепло- и
звукоизоляционного материала для трехслойных конструкций, для утепления
оконных рам, герметизации стыков и швов, устройства теплых полов,
изготовления мягкой мебели и т. д.
|