ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

СЫРЬЕ

Поливинилхлорнд. благодаря полярности молекул, большим силам межмолекуляриого сцепления и высокой температуре размягчения, весьма близкой к температу­ре разложения, имеет худшую по сравнению с полисти­ролом эластическую деформацию при повышенных тем­пературах. Поэтому в состав композиций, особенно при получении жестких пенопластов прессовым методом, необходимо вводить мономеры, повышающие текучесть
поливиннлхлорнда в первой стадии прессования. Обыч­но для этого используют метилметакрилат.

Для получения пенопластов обычно используют ла- тексиый поливниилхлорнд марок Г1ВХ-Л5, ПВХ-Л7, ПВХ-Л8 и Г1ВХ-Л9 (табл. 25). Эти марки отличаются

ТАБЛИЦА 25. СВОЙСТВА ЛАТЕКСНОГО ПОЛИВИИИЛХЛОРИДА

ААи рка

Показатечь

ПВХ-Л5

Внешний вид

Величина К. . Содержание б %:

Влаги н летучих, не бо

Лее...............................................

Сульфатной золы, не бо­лее........

Щелочи d пересчете па NaOH, не более. . . Дисперсность (остаток на сите с сеткой из ткани № 23 по ГОСТ 4403—56)

В %, не более..................................

Термостабильность при 165 С в шн, не менее....

Однородный порошок белого цвета без

Механических загрязнений 00—05 Г. Г. (.0 50-55 45—50

0,8

2.5 0.5

0,1

60

Друг от друга в основном величиной К (константой Фн - кентчера), являющейся характеристикой среднего моле­кулярного веса поливпннлхлорида. Свойства поливинил - хлорида должны соответствовать МРТУ 6-01-1-62.

Молекулярный вес поливииилхлорида оказывает большое влияние на объемный вес получаемого пено­пласта: из низкомолекулярных полимеров легче полу­чить пенопласт с низким объемным весом [42]. Со сни­жением молекулярного веса полимера заметно снижают­ся силы межмолекулярного сцепления, благодаря чему молекулы полимеров приобретают большую подвиж­ность и оказывают меньшее сопротивление при вспени­вании (рис. 47). Физико-механические показатели пено­пласта также зависят от молекулярного веса применяе­мого полимера. Они резко снижаются у пенопластов, по­лученных на основе поливииилхлорида с К ниже 45.

В качестве газообразователей при получении пено­пластов на основе нолпвпнплхлорнда обычно нсполюуют
порофор ЧХЗ-57, углекислый аммоний и бикарбонат натрия, свойства которых были описаны в главе I. Мож­но применять газообразователи с более высокой темпе­ратурой разложения (например, порофор ЧХЗ-21), но при этом в рецептуру необходимо вводить активаторы, снижающие температуру разложения газообра­зователя. В качестве ак­тиваторов применяют окислы или основные, средние и кислые соли органических кислот (сте­ариновой, бензойной, наф­теновой и др.) цинка, кадмия, свинца, бария.

Для получения эла­стичных пенопластов в качестве пластификато­ров применяют в основ­ном дибутилфталат и трикрезилфосфат. Но из-

За некоторых отрицательных свойств этих пластифика­торов (большая летучесть, невысокая морозостойкость и токсичность) более целесообразно применять диоктил - фталат, особенно при получении пенопластов, применяе­мых в жилищном строительстве.

Дибутилфталат о-СеН^СООСД^Ь (ДБФ, ГОСТ 8728—66) представляет собой прозрачную маслянистую жидкость со слабым специфическим запахом, молеку­лярным весом 278. Морозостойкость поливинилхлорида, пластифицированного ДБФ, от—50 до — 60°С. Облада­ет значительной летучестью из изделий. Свойства ДБФ приведены в табл. 26.

Трикрезилфосфат (ТКФ, ГОСТ 5728—51) представ­ляет собой сложный эфир ортофосфорной кислоты и трикрезола со следующей химической формулой: ОР— — (ОСбН4СНз)з. Молекулярный вес 368. По внешнему ви­ду прозрачная, маслянистая жидкость. Выпускается двух сортов. Наличие в нем небольших количеств эфи­ра о-крезола делает его токсичным. Его основные свой­ства приведены в табл. 26.

Диоктилфталат или ди-(2-этилгексил)фталат (ДОФ, ГОСТ 8728—66)—прозрачная жидкость со слабым спе­цифическим запахом. Его химическая формула: и CGHi—

— (СООСвН^Ь; молекулярный вес 390. Выпускается двух сортов. Основные свойства ДОФ приведены в табл. 26.

Метилметакрилат (ТУ МХП 2274-53) СН2= = С(СН3)—СООСНз эфир метакриловой кислоты пред­ставляет собой прозрачную бесцветную жидкость с ха­рактерным запахом. Он имеет удельный вес 0,937 г/см3 при 20°С и кипит при 100,3°С. Легко полимеризуется под действием тепла, света или инициаторов.

При получении пеноизовинила. кроме рассмотрен­ных выше компонентов применяют еще толуилендиизо - цианат и малеиновый ангидрид. Последний (ГОСТ 11153—65) представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 53°С. Он растворяет­ся в воде, спирте, бензоле и других растворителях.

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИВИНИЛХЛОРИДА ПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

На основе поливииилхлорида прессовым методом из­готовляются жесткие пенопласты марок ПВХ-1, ПВХ-2, ПХА и эластичный ПВХ-Э.

Получение жестких пенопластов. Пенополнвинил - хлорид жестких марок ПВХ-1, ПВХ-2 и ПХА получают по технологическим схемам и на оборудовании, описан­ным в гл. I, отличающихся только рецептурами « техно­логическими параметрами. Рецептуры для получения пе­нопластов ПВХ-1 и ПВХ-2 приведены в табл. 27. Рецеп­тура пенопласта ПХА аналогична рецептуре ПВХ-1, только вместо метилметакрилата используется антраце­новое масло (1 вес. ч. на 8 вес. ч. ПВХ).

ТАБЛИЦА 27. РЕЦЕПТУРА КОМПОЗИЦИЙ

При получении ПВХ-1 применяют поливинилхлорид с К - 15 — 50, а при получении ПВХ-2— с К - 50 .' 60, т. с. с большим молекулярным ве­сом. Компоненты смешивают в шаровых мельницах. По наличие в композиции метилмстакрилата несколько из­меняет порядок загрузки компонентов: вначале в от­дельных аппаратах с мешалкой приготовляется раствор порофора ЧХЗ-57 в метилметакрилате, который в про­порции ] :3 смешивают с частью поливинилхлорида. За­тем все компоненты рецептуры поступают в шаровую мельницу в следующем порядке: углекислый аммоний, бикарбонат натрия, поливинилхлорнд и смесь поливи­нилхлорида с раствором порофора ЧХЗ-57 в метилмета­крилате. Продолжительность перемешивания 20—24 ч при постоянном охлаждении водой. Перемешанную ком­позицию просеивают и помещают в герметически за­крытые металлические емкости, в которых она хранится при температуре не выше 35°С. Заготовки прессуют при температуре 160—170°С и удельном давлепип 150— 180 кгс/см2 (табл. 28).

В процессе прессования заготовок из композиций на основе поливинилхлорида происходят более сложные физико-химические процессы, чем при прессовании из полистирола. Кроме сплавления полимера в однородную массу и разложения газообразователя, происходит по­лимеризация метилмстакрилата и частичное отщепление HCI от полнвнннлхлорида с образованием двойных свя­зей или пространственного полимера. Поэтому правиль­ное соблюдение рецептуры и режимов прессования имеет решающее значение для качества получаемого пенопласта.

При получении пенопласта объемным весом менее 70 кг/м3 заготовки необходимо подвспеиивать. Подвспе - пипание проводят перед концом выдержки постепенно, и течение.3 1 мшi. Величина подвсиеппвапня зависит

Ия

От требуемого объемного веса пенопласта (рпс. 48). За­готовки вспенивают в паровых камерах, как правило, в ограничительных формах, соответствующих по конфи­гурации и размерам изделию. Температура вспенива­ния 98—105°С; продолжи­тельность 60—120 мин в за­висимости от размеров за­готовок. Плиты обрезают па циркулярных пилах.

Пенопласты ПВХ-1 и ПВХ-2 выпускаются соглас­но МРТУ 6-05-1179-69 в ви­де плит. Для ПВХ-1 размер плит — не менее 620X620 мм при толщине 45—70 мм; для ПВХ-2 —не менее 520Х 520 мм при толщине 35— 55 мм.

Получение эластичных пенопластов. Эластичный пенопласт марки ПВХ-Э получают на основе поли­вииилхлорида с /C=65-f-60. Рецептура пенопласта ПВХ-Э (в пес. ч.) приведена ниже.

Поливинилхлорид........................................................................ 100

Порофор ЧХЗ-57 . . ... .10—15

Дибутилфталат... ... .25—50

Трикрезилфосфат.... .25—50

Компоненты смешивают в лопастном смесителе при нормальной температуре в течение 6—8 ч. Полученную пасту перед прессованием выдерживают в емкостях при температуре 25—30°С в течение 2—3 суток. Режимы прессования заготовок ПВХ-Э приведены в табл. 28. От­прессованную заготовку вспенивают в горячей воде при 80—85°С в течение 60—120 мин. Пенопласт ПВХ-Э вы­пускается согласно СТУ 14-07-41-69 в виде плнт (табл. 29).

Техника безопасности. Пожарная опасность прп по­лучении пенополившшлхлорида прессовым способом меньше, чем при получении пенополистирола, так как пенополивнпилхлорид трудногорючее вещество. Его тем­пература воспламенения около 600СС. При нагревании выше 160°С он начинает разлагаться с выделением IICI. Пыль поливинилхлорида практически не взрывоопасна: температура вспышки взвешенной пыли 624°С, а само­воспламенения 1100°С. Применяемые в качестве пласти­фикаторов метилметакрилат и дибутилфталат более по­жароопасны (табл.30).

Пожарная профилактика и промышленная гигиена при производстве пенополивиннлхлорнда аналогичны применяемым при производстве пенополистирола. Кате­гория пожарной опасности процесса всех операций по­лучения пенополивиннлхлорида — В; по правилу устрой­ства электроустановок — класс П-П [3].

Свойства и области применения Пенопласты I1BX-I выпускаются объемным весом 50—130 кг/м3, ПВХ-2 — объемным весом 130—220 кг/м3. Они имеют цвет от бе­лого до желтого и равномерную, замкнуто-ячеистую структуру. Пенопласт ПВХ-Э изготовляется объемным весом 100—270 кг/м3. Он имеет цвет от белого до слоно­вой кости. Структура пенопласта также равномерная, замкнуто-ячеистая Оснопиые фн. шко-мехаппческпе сноп - пил пенопластов НИХ I. НИХ'.' и НИХ > прпш ппы и

Табл. 31. Пенопласт ПХЛ выпускается объемным весом 180—250 кг/м3. Его свойства аналогичны свойствам ПВХ-2, за исключением линейной усадки при 60°С: за 24 ч она не должна превышать 4%. Пенопласты ПВХ-1 и ПВХ-2 — хорошие теплоизоляционные материалы, не-

Значительно изменяющие свои характеристики в интер­вале температур от — 60 до +60°С.

Строительные свойства пенопластов на основе ноли - випнлхлорнда, исследованные во ВНИИНСМ, приведе­ны в табл. 32 [34], а изменение физико-механических свойств ПВХ-1 объемным весом 100 кг/м3 в зависимости от температуры — в табл. 33.

ТАБЛИЦА 33. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПВХ-1

Ввиду того что пенополивппилхлорид всех марок имеет в основном закрытые поры, коэффициент зву­копоглощения его невелик, особенно при частотах до 800 гц (см. табл.9). Пенопласты ПВХ-1, ПВХ-2иПВХ-Э итойчивы к действию воды, масел, жидких топлив, органических растворителей, разбавленных щелочей и кислот. Пенопласты легко обрабатываются на дерево­обрабатывающих станках и ручным столярным инстру­ментом. Плиты пенопластов могут быть склеены между собой, а также с другими материалами (металлом, дре­весиной, пластмассами и т. д.) клеями ВИАМ Б-3, ВК - 32-200 и др. [51]. Важным достоинством их является сравнительно низкая стоимость и доступное сырье. К недостаткам пенопластов следует отнести корродиру­ющее действие на незащищенные металлические поверх­ности и низкий потолок теплостойкости (60°С).

Жесткие пенопласты ПВХ-1 и ПВХ-2 применяются в строительстве в качестве тепло-и звукоизоляционных, а также конструктивных материалов для изготовления стеновых панелей и плит покрытий, дверей, перегородок, домиков для полярников и геологов, теплоизоляции труб и резервуаров н т. д. Эластичный ПВХ-Э применя­ется в качестве тепло - и звукоизоляционного, а также амортизационного материала для изготовления мягкой мебели, в качестве герметизирующих прокладок, устрой­ства звукоизоляционных полов и т. д.