ГАЗО- И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Газообразователи. Ячеистая или пористая структура при производстве ПТМ

  

Вся электронная библиотека >>>

 Теплоизоляция  >>>

 

 

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Раздел: Строительство. Теплоизоляция

 

ГАЗО- И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

  

Ячеистая или пористая структура при производстве ПТМ создается при помощи газо- или пенообразующих веществ. От правильного их выбора во многом зависит качество получаемого материала: тот или иной вид этих веществ определяет не только технологические параметры, но и способ получения ПТМ.

1. Газообразователи

Газообразователи или, как их еще называют, вспенивающие вещества по агрегатному состоянию разделяют на твердые, жидкие и газообразные. По механизму процесса газовыделения твердые и жидкие газообразователи можно классифицировать следующим образом [4, 6].

1.         Газообразователи, выделяющие газообразные вещества вследствие необратимого термического разложения (порофоры).

2.         Газообразователи, выделяющие газообразные вещества вследствие обратимого термического разложения.

3.         Газообразователи, выделяющие газообразные вещества вследствие химического взаимодействия компонентов.

4.         Газообразователи, выделяющие ранее поглощенные газы вследствие термической десорбции (адсорбенты).

5. Газообразователи — легкокипящие      жидкости,

вспенивающие полимер при нагревании их до температуры кипения или при снижении давления.

По химической природе газообразователи можно разделить на органические и неорганические.

Газообразователи должны удовлетворять следующим требованиям [4, 6, 42]:

1)        температурный интервал максимального газообразования должен находиться вблизи температуры полного размягчения полимерной композиции;

2)        газообразователь должен хорошо распределяться в полимерной композиции;

3)        газообразователь и продукты его разложения не должны влиять на скорость отверждения полимера;

4)        термическое разложение газообразователя должно протекать не скачкообразно, а постепенно, с выделением газа в количестве, близком к теоретическому;

5)        разложение газообразователя не должно сопровождаться выделением такого количества тепла, которое вызовет деструкцию полимера;

6)        при температурах, применяемых при производстве пенопластов, газообразователь и газы, образовавшиеся при его разложении, не должны вступать в реакцию с полимером или вызывать коррозию технологического оборудования;

7)        газообразователи должны быть доступными, дешевыми и устойчивыми в условиях транспортирования и хранения;

8)        газообразователи и продукты их термического разложения ие должны быть токсичными.

Методы определения свойств газообразователей. Судя по требованиям, предъявляемым к газообразовате- лям, их важнейшими показателями являются температурный интервал максимального газообразования (температура разложения), количество выделяемого газа (газовое число) и теплота разложения.

Кроме того, для ряда газообразователей, особенно органических, предъявляются также требования к их влажности и температуре плавления.

Температура разложения и газовое число газообразователей определяются при помощи прибора, схема которого показана на  1. Прибор состоит из стеклянной реакционной пробирки или колбы 1 емкостью 25— 30 мл, помещенной и термостат 2. В пробку пробирки вставляются термометр 3 и газоотводная трубка, соединенная через трехходовой кран 4 с газовой бюреткой 5 емкостью 100 мл (с ценой деления не более 0,1 мм). Газовая бюретка имеет водяную рубашку 6 и устанавливается на штативе 7. Нижний конец бюретки соединен каучуковой трубкой с уравнительным сосудом 8, заполнен-

ным ртутыо. Навеску газообразователя сбрасывают через устройство 9.

Перед испытанием газообра.юватель высушивают в эксикаторе под хлористым кальцием в течение суток. Навеску исследуемого газообразователя взвешивают на аналитических весах в реакционной пробирке. Для предупреждения возгонки газообразователя в пробирку помещают 1,5—2 г волокнистого асбеста, предварительно прокаленного в течение 2 ч при 500—600°С. Реакционную пробирку закрывают пробкой и соединяют с трехходовым краном бюретки.

Перед началом определения, поднимая уравнительный сосуд, заполняют газовую бюретку ртутыо. Поворотом крана 4 в реакционной пробирке устанавливают атмосферное давление и затем соединяют ее с газовой бю- рггкпй.

При исследовании газообразователей обычно проводят две серии опытов.

1. Определение газового числа. Реакционную пробирку с исследуемым газообразователем нагревают на масляной бане, обогреваемой электричеством или газовой горелкой. Скорость подъема температуры от 20 до 150—200°С не должна превышать 5 град/мин. После достижения максимальной температуры нагрев прекращают, немного охлаждают реакционную пробирку на воздухе, а затем в воде с температурой, равной температуре воды в рубашке бюретки. Когда температура в реакционной пробирке и в рубашке бюретки сравняется, замеряют объем выделившегося газа, отмечают температуру в приборе и атмосферное давление. Объем газа приводят к нормальным условиям и рассчитывают газоьое число (в мл/г) по формуле

2. Определение кинетики разложения газообразователя при постоянных температурах во времени. Реакционную пробирку тер- мостатируют при определенной температуре. Через определенные промежутки времени замеряют объем газа, приведенного к нормальным условиям.

При серийном определении теплот разложения различных газообразователей в электрическую схему прибора включают тиратронное реле времени со стабили- -шрованным напряжением питания типа ЭЛ-1 [8, 25].

Температуру плавления определяют в приборе. Высушенный для испытания газообра- зователь помещают в два стеклянных капилляра / с внуч • ренним диаметром 0,8—I мм и длиной 70—80 мм. Осторожным постукиванием запаянным концом капилляра и стеклянной палочкой уплотняют газообразователь в слой высотой 3—4 мм. Открытые концы капилляров запаивают.

При помощи резинового кольца 2 капилляры крепят к термометру 3 так, чтобы •столбик вещества (находился на середине ртутного резервуара термометра. На верхнюю часть термометра надевают пробку 4 с отверстием для сообщения с атмосферой. Баню 5 устанавливают на штативе 6, наполняют чистым глицерином или вазелиновым маслом и в середину ее устанавливают при помощи зажима пробирку 7 диаметром около 20 мм, в которую заливают глицерин на высоту слоя 50 мм. Прибор нагревают до 80°С, после чего в пробирку помещают термометр с прикрепленными капиллярами так, чтобы ртутный резервуар термометра не касался стенок пробирки и был погружен в слой глицерина, а начало шкалы термометра находилось не выше уровня глицерина в бане.

Дальнейшее нагревание ведут так, чтобы температура глицерина повышалась на 2 град/мин. Температуру, при которой газообразователь окончательно переходит в прозрачное жидкое состояние, принимают за температуру плавления.

Влажность газообразователей определяют по методу Дина и Старка в приборе по ГОСТ 1594—42.

Эти вещества с необратимым характером реакции газообразования хорошо измельчаются и совмещаются с полимерами. Недостатками порофоров являются токсичность продуктов разложения, сравнительно высокая стоимость, возможность снижения теплостойкости пено- материала ввиду пластифицирования полимера продуктами разложения.

В  1 приведены основные характеристики применяемых порофоров .

В СССР для производства ПТМ наиболее широко применяются порофоры ЧХЗ-57. ЧХЗ-21, 5 и 18. Кроме того, применяют порофоры ДАБ, 254, БСГ, ДФ-4 и т. д.

Порофор ЧХЗ-57 (азоизобутиронитрнл) представляет собой белый кристаллический порошок со следующими свойствами: удельный вес 1,11 г/см3, молекулярный вес 164,22, температура плавления 105—106°С с разложением, легкорастворнм в спирте, эфире; плохо в воде. Промышленность выпускает его в виде технического продукта двух сортов — сухого и влажного, в соответствии с требованиями СТУ-12 № 10.236-62 ( 2).

Реакция протекает через промежуточную стадию образования свободных радикалов. Поэтому порофор ЧХЗ-57 может применяться в качестве инициатора реакции полимеризации. Продукты разложения токсичны. Теплота разложения находится в пределах 80.5— 130,6 ккал/моль и зависит от содержания основного вещества и примесей в порофоре, его газового числа, сроков хранения и т. д.

К газообразователям, выделяющим газы вследствие обратимого термического разложения, относятся неорганические вещества — карбонаты. Их преимуществом является дешевизна и доступность, а также то, что продукты их разложения, в отличие от органических газообра- зователей, не оказывают пластифицирующего действия на полимер, что позволяет получать пеиопласты с более высокой теплостойкостью. Но их недостаток—плохое совмещение с полимером — затрудняет их равномерное распределение в смеси. Широкое применение для получения пенопластов из газообразователей этого вида нашли карбонат аммония и бикарбонат натрия.

Разложение начинается при 85°С и ускоряется с повышением температуры ( 7). Теоретическое количество газообразных продуктов при разложении составляет 267 см3/г. Разложение протекает спокойно, с образованием равномерной структуры без крупных пор. Бикарбонат натрия обладает относительно малым вспенивающим действием, поэтому его часто применяют в сочетании с карбонатом аммония. Размер зерен его должен быть не более 2 мм.

Сообщения о применении газообразователей, выделяющих газы в результате химического взаимодействия компонентов, для получения пено- и поропластов появились сравнительно недавно. В настоящее время эти га- зообразователи довольно широко применяются в производстве пенорезин. Для вспенивания феноло-формальде- гидных полимеров используют реакции взаимодействия металлов, стоящих в ряду напряжения выше водорода (А1-, Zn, Mg, Fe), с минеральными кислотами H2S04, Н3РО4, НС1, сопровождающиеся выделением газов. Для облегчения диспергирования в полимере применяют топ

кие порошки металлов с определенной пластинчатой формой частиц [132, 133, 135, 138].

Применяют также смеси порошков металлов (Zn, Al, Mg и др.) с органическими кислотами (например, олеиновой), которые при нагревании способны к довольно интенсивному газообразованию. Эти вещества взаимодействуют при 80°С по схеме

п RCOOH + Me (RCOO)„ Me + -у Н2.

Для впенивания этих же полимеров применяют реакцию взаимодействия солей фенилдиазония (например, сульфита или фосфата) [(R') (R")C6H3N=N] с водой при нормальной температуре, в результате чего выделяется азот, фенол н соответствующая кислота [99, 141].

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Смотрите также:

 

Пенообразователи и газообразователи. Смолосапониновый...

Для образования ячеистой структуры бетона применяют пенообразователи и газообразователи. В качестве пенообразователей используют несколько видов поверхностно-активных веществ, способствующих получению устойчивых пен.

 

ПЕНОБЕТОН. Пенообразователи. Пенообразователь Ареком-4

ОП-1 Синтетический пенообразователь на основе пенообразующего вещества и стабилизатора ...
Ячеистые материалы, получаемые без газо- или Пенообразователей.

 

Газообразователи - химические вещества, как, например, алюминевая...

Словарь бетонных терминов. Газообразователи - химические вещества, как, например, алюминиевая пудра, которые при взаимодействии с цементным раствором вызывают реакцию газообразования и его вспучивание.

 

ПЕНОБЕТОН. Пеногенератор. Пенообразователь

ОП-1 Синтетический пенообразователь на основе пенообразующего вещества и стабилизатора ...
Ячеистые материалы, получаемые без газо- или пенообразователей.

 

Теплоизоляционные материалы. Поризация материалов пористую структуру...

В качестве химических газообразователей используются алюминиевая пудра и техническая перекись водорода (пергидроль).
Способ пенообразования основывается на введении в воду затворения вяжущих пенообразующих веществ.

 

ПЕНОБЕТОН. Ускорители твердения пенобетона и смазки форм

ОП-1 Синтетический пенообразователь на основе пенообразующего вещества и стабилизатора ...
Ячеистые материалы, получаемые без газо- или пенообразователей.

 

Алюминиевая пудра, производство алюминиевой пудры. Пудра марки...

... золы уноса), газо- или пенообразователь (прокаленная алюминиевая пудра или ...
Чаще всего, газообразователем служит алюминиевая пудра, которая, реагируя с гидратом окиси кальция, выделяет водород.

 

ПЕНОБЕТОН И ГАЗОБЕТОН. Теория пенобетона. Что такое пенобетон...

Бесцементные ячеистые бетоны (газо- и пеносиликат) автоклавного твердения изготовля-ют
По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды: вступающие в
При воздействии ука-занных веществ в жидком состоянии наступило полное растворение образцов...

 

Последние добавления:

 

Русское народное творчество   Военно-морской флот