|
Пенопласты на основе
кремнийорганических полимеров пока не получили широкого распространения в
строительстве из-за высокой стоимости исходного сырья. По ценные свойства
позволяют считать эти материалы весьма перспективными.
Кремнийорганические полимеры, благодаря наличию
связи Si—О в основной цепи макромолекулы, отличаются повышенной
теплостойкостью (более 200°С), атмосфе- ро- и светостойкостью по сравнению с
органическими полимерами, имеющими связи С—С. Эти свойства сохраняются и у
вспененных кремнийорганических полимеров.
Свойства кремнийорганических пенопластов в основном
определяются строением исходных полимеров. В их молекулах часть связей атомов
кремния затрачена на присоединение органических радикалов (—СН3, —СбНв,
—-С2Н5, —ОН и др.). В зависимости от чпела радикалов, приходящихся на атом
кремния, и строения органического радикала могут образовываться как твердые
(при R: Si < 1), так п эластпчпыс (при R : Si = 1,2 ~ 2) полимеры.
Термоустойчивость кремнийорганических полимеров зависит от
строения (линейное или пространственное) и вида органического радикала: у
пространственных полимеров при. нагревании и в присутствии кислорода воздуха
происходит отрыв органических радикалов и образование новых силоксановых
связей. У линейных полимеров происходит также деполимеризация с разрывом
связи Si—О. Термоокислитсльиая устойчивость радикалов снижается по ряду
—СбН5>—СНг=СН2—>— —СН3>С2Н5 и т. д.
Рецептуры композиции и режимы вспенивания следует выбирать
таким образом, чтобы температура и скорость разложения газообразователя были
согласованы со скоростью процесса отверждения и нарастанием вязкости
полимера. К моменту окончания процесса вспенивания должен образоваться гель,
т. е. полимер должен перейти из стадии А в стадию Б. Отставание образования
геля приводит к крупноячеистой структуре или разрушению пены; преждевременное
образование геля — к недовспениванию и получению более тяжелого пенопласта.
Пспопласт К-40 можно получать объемным весом от 100 кг/м*
и выше в зависимости от содержания порофора ДАБ или ЧХЗ-57 в составе
рецептуры: содержание'порофора ЧХЗ-57 5% соответствует объемному весу 100
кг/м3; 3°/о — 200 кг/м3; 2% —300 кг/м3 п i % —500 кг/м*.
При введении в рецептуру пенопласта К-40 минеральных
наполнителей его прочностные свойства снижаются. Лишь алюминиевая пудра
несколько повышает прочность пенопласта при сжатии.
В случае применения ПМФС К-40 компоненты смешивают на
вальцах при температуре около 100°С в течение 10—12 мин. Полученный сплав
после охлаждения дробят па частицы размером 1 10 мм. При использовании ПМФС К-10А компоненты можно смешивать в шароных мельницах.
Готовую порошкообразную смесь загружают в ограничительные
металлические формы, в которых проходит процесс вспенивания. Пенопласт
образуется в две стадии:
вспенивание массы при 100—150°С в течение 2—3 ч\
отверждение массы при 200 -250°С в течение 24—48 ч.
Термообработку обычно ведут в термошкафах с
электрообогревом и принудительной циркуляцией воздуха.
Получение пенопласта К-40 сопровождается усадочными
явлениями; линейные размеры изделия из пенопласта оказываются на 2,5—3%
меньше размеров ограничительной формы.
Кремнийорганические пенопласты можно получить также из
водородсодержащих кремпипорганических соединений. При взаимодействии группы
SiH с амнио- нли гидроксилсодержащими веществами выделяется водород,
вспенивающий образующуюся полимерную систему (пенопласты марок ПК).
Основные свойства и области применения. Пенопласт К-40
способен в течение длительного времени сохранять свои геометрические размеры
и вес при 200—250°С и кратковременно — при 300- 350°С. Отличаясь повышенной
теплостойкостью, пенопласт К-40 в то же время обладает более низкой
механической прочностью, чем пенопласты, изготовляемые на основе органических
полимеров.
Кремнийорганические пенопласты применяются в строительстве
пока еще в очень небольших количествах ввиду сравнительно высокой стоимости
исходного сырья. Но они весьма перспективны в качестве теплоизоляционного
материала, способного работать длительное время при температурах 200—250°С:
при устройство тепловой изоляции трубопроводов, сушилок, печен и т. д.
Зарубежный опыт. За рубежом пенопласты на основе
кремнийорганических полимеров выпускаются в промышленном масштабе. В США
выпускаются жесткие, полужесткие и мягкие крсмпипорганические пенопласты,
обладающие высокой теплостойкостью (до 345°С), которые получают при
вспенивапнн при нормальной температуре и небольшом давлении. Гехнолошя их
получения заключается в смешении полимера с иенообразу- ющими добавками -в
быстроходных мешалках в течение 15 мин и отверждения полученной пены в
течение 24 ч. Низкая вязкость иены позволяет заполнять ею любые полости, а
также использовать тля ее нанесения способ пульверизации. Пенопласты
негорючи, имеют объемным вес 64—80 кг/м3, низкую теплопроводность. Но
материал недостаточно влагостоек, так как до 60% общего коли честна нор
составляют открытые поры [70].
Фирма «Dow Corning Corp.» выпускает три марки
кремнийорганических пенопластов: R-7001, R-7002, R-7003, которые применяются
для теплоизоляции, способной работать при температуре 300—350°С. Пенопласт
R-700I предлагается для вспенивания непосредственно в элементах конструкций.
Эти пенопласты получаются из полимеров, имеющих отношение R : Si = 1-Н,5 и
являющихся сополимерами метил- и фенилсилоксанов. В состав композиции входят
также газообразователя, катализаторы и наполни гели. Композиция готовится в
ви (.с порошков, которые при 150 -170°С расплавляются и вспениваются. При
150°С получаются пенопласты с более высоким объемным весом, а при 170°С —
более легкие.
Для полного отверждения необходим длительный прогрев (до
80 ч) при температуре 250°С. Физико-меха- нические свойства этих пенопластов
приведены в 69 [42, 130, 282].
Пенопласты получают также из продуктов гидролиза
хлорсиланов и алкилсиланов, нагревая их при 200— 550°С в присутствии инертных
газов. Эластичность материалов зависит от состава и количества алкильных
групп [129, 139].
Во Франции изготовляют жесткие и эластичные крем-
нийорганические пенопласты [70, 101]. Для производства жестких пенопластов
композицию, состоящую из твердого термореактивного полимера и
газообразователя, плавят при 140°С, а затем в течение 4 ч повышают
температуру до 150—180°С. При этом полимер вспени- ваетея и отверждается. Для
стабилизации свойств пенопласт еще 24—48 ч нагревают при 250°С в зависимости
от размера заготовки. Для получения эластичных пенопластов используют
полидиалкилсилоксаны с молекулярным весом 400 000 — 500 000, которые содержат
ме- тильные радикалы, небольшое число фенильных радикалов и в некоторых
случаях винильные труппы. Для повышения химической стойкости можно вводить
три- фторпропильные группы.
Для получения пенопластов приготовляют композицию,
содержащую полимер, наполнитель, отвердитсль (перекись бензоила),
газообразователь (N, /V'-диметил- N, /V'-дннитрозотсрефталамид);
газообразователя берется 1,5 7 вес. ч. на 100 вес ч. полимера. Композицию
расплавляют при 125°С в течение Ю 20 мин, после чего вспенивают и отверждают
при 250°С в течение 24 ч.
В Англии кремнийорганические пенопласты производят из
полимера, полученного из продуктов гидролиза 6,3 моля моиометнлсилоксана, 2,8
моля мопофснилсилок- сана и 0,9 моля днфеннлсилоксана. В композицию вводится
алюминиевый порошок (25 вес. ч.), который значительно повышает прочностные
показатели пенопласта при 260°С [с 1,2 (без порошка) до 6,8 кгс/см2].
Объемный вес пенопласта 230 кг/м3 [101]. Предлагается также получать
пенопласты из смеси органосилоксанов, водородсодержащих кремнийорганических и
гидроксил- содержащих органических соединений. Композиция вспенивается
благодаря выделению водорода в присутствии катализаторов [100].
Имеется также сообщение о выпуске промышленного
кремнийорганического пенопласта со следующими показателями: объемный вес 250
кг/м3-, предел прочности при сжатии 22—14,7 кгс/см2-, теплостойкость 370°С;
коэффициент теплопроводности 0,037 ккал/м-ч-град, водо- поглощение 2,1 объем.
% \ негорюч [20].
Кремнийорганические пенопласты применяются за рубежом для
теплоизоляции, способной работать длительное время при повышенных
температурах [20, 28].
|