СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ

Стабильность ППУ при длительном применении для теплоизо­ляции нефтехранилищ

Результаты анализа стабильности пенополиуретана ППУ-ЗН при дли­тельном (7-14 лет) применении для теплоизоляции резервуаров нефте­хранилищ были представлены нами в работах /240, 253, 276/. Пенопо­лиуретан марки ППУ-ЗН напыляли на поверхность металлических резерву^ аров емкостью 75 -2034 т, расположенных в умеренно-холодном климати­ческом районе. Толщина ППУ составляла 40..,60 мм. Перед напылением ППУ металлическую поверхность покрывали масляной краской. Температу­ру нефтепродуктов в резервуаре поддерживали в пределах 40,..80°С, Защитой ППУ от непосредственного воздействия погодных факторов служи­ла технологическая поверхностная плёнка, образующаяся при напылении. После 14 лет эксплуатации ППУ-ЗН плесени, пузырей, вспучиваний на пенопласте не обнаружено. На северной стороне резервуаров поверх­ностная технологическая плёнка у ППУ-ЗН сохранилась без растрески­ваний. В то же время на стороне, обращенной в южном направлении и подвергавшейся более интенсивному воздействию солнечной радиации, через 14 лет появилась сетка волосяных трещин. Однако во всех случа­ях стабильность ППУ-ЗН оказалась достаточно высокой и функциональная деятельность покрытия за 14 лет использования не нарушилась.

Разрушающее напряжение при сжатии ППУ-ЗН в исходном состоянии со - ставило 0,45 МПа (при кажущейся плотности 82 кг/м ) и через 14 лет эксплуатации снизилось не более чем на 10$.

Коэффициент теплопроводности у исходного ППУ-ЗН составил 0,028... 0,033 ккал/м. час. К, то^есть был довольно большим. Это объясняется тем, что для теплоизоляции резервуаров был использован ППУ-ЗН с большой кажущейся плотностью. Значение коэффициента теплопроводности через 7 лет увеличилось мало (до 0,035 ккал/м. час. К) и в дальнейшем (до 14 лет) заметно не изменялось, что подтверждает высокую стабиль­ность теплоизоляционных свойств пенополиуретана.

Температура размягчения, измеренная термомеханическим методом, увеличилась с 98°С в исходном состоянии до I09...II2°C через 12-14 лет из-за старения полиуретана и газообмена внутри замкнутых ячеек. Вместе с тем у ППУ-ЗН, подвергавшегося непосредственному воздейст­вию нефтепродуктов, температура размягчения через 7 лет эксплуата­ции чнизилась до 65°С вследствие их пластифицирующего действия.

Показатель горючести по кислородному индексу КИ у ППУ-ЗН изме­нился незначительно. У исходного ППУ он составлял 24,0 +0,2, а че­рез 12 лет эксплуатации в качестве покрытия достиг 24,6 +0,2. Ана­лиз элементного состава ППУ«ЗН показал, что в поверхностной техно­логической плёнке и в средней части покрытия содержание хлора в све­жеприготовленном материале находилось в пределах 4,4...5,5$, фос­фора 1,4,,.1,6$. После 12 лет старения в средней части покрытия со­держание хлора составило 4,4...4,9$, фосфора 1,3,,.1,6$, Следова­тельно, содержание огнегасящей добавки (ТХЭ±0 не. изменилось в тече­ние указанного периода времени, что является одной из причин высо-** кой стабильности ППУ-ЗН по показателю пожароопасности. В то же вре­мя в поверхностной технологической плёнке толщиной 0,7 мм через 12 лет содержание хлора составило 2,8*.,3,0$, а ^ос^ора 0,9$*

- 306 -

В указанных условиях ППУ практически полностью защитил стальной корпус от коррозии при действии погодных факторов, а адгезионная прочность сохранилась исключищеяьно высокой.

Таким образом, результаты 14«аетнего опыта подтвердили высокую стабильность эксплуатационных характеристик ПГ1У при использовании его для теплоизоляции обогреваемых резервуаров с нефтепродуктами, что согласуется с данными испытаний на старение в лабораторных условиях. 5.6.2. Стабильность ППУ при длительном применении для теплоизо­ляции животноводческих помещений* Пенополиуретаны, получаемые методом напыления, являются перспек­тивными материаламидля. использования в. сельскохозяйственном строи­тельстве. Поэтому для подтверждения результатов лабораторных испы­таний по определению стабильности ППУ при старении нами были выпол­нены прямые опыты по использованию их в сельскохозяйственном строи­тельстве /2А0, 277^278/*

Объектом исследования служили ППУ на основе сложных (ППУ-ЗН) и простых (Ш1У«308Н) полиэфиров, напыляемые в летний период при 20»,. 30°С, а также ППУ»17Н, напыляемый при пониженных температурах (-10 »..-20°С)ш Теплоизоляционные покрытия получали напылением ШУ на ре­зервуары водонапорных башен и стены животноводческих помещений. Тол­щина слоя пенопласта составляла 30..«50 мм* Выбранные объекты нахо­дились в районе умеренно«холодного климата. Стальные резервуары во­донапорных башен перед напылением ШУ обезжиривали. В животновод­ческих помещениях ППУ напыляли на наружные необработанные сухие по­верхности элементов конструкций из дерева, кирпича, шифера. Защитой ППУ от действия атмосферных факторов служила технологическая плёнка, образующаяся при напылении материала.

Через 16 лет эксплуатации покрытий животноводческих помещешй цвет поверхностной технологической плёнки у ППУ-ЗН изменился на глу­бину I...1,5 мм от желто-белого в исходном состоянии до темно-корич - невого. На стенах, обращенных в северном направлении, поверхностная

Технологическая плёнка сохранилась практически без изменений, а у обращенных в южном направлении - покрылась сеткой волосяных трещин. Однако во всех случаях стабильность ППУ-ЗН оказалась достаточно вы­сокой и функциональная деятельность теплоизоляционного покрытия на его основе за 16 лет практически не нарушилась.

Через 16 лет эксплуатации покрытий механические характеристики ППУ«ЗН сохранились на исходном уровне, степень замкнутости ячеек из­менилась мало, а эффективный коэффициент теплопроводности и водопог­лощение незначительно возросли /278/. Это вызвано достаточно эффек­тивной защитой пенопласта поверхностной технологической плёнкой в течение данного периода времени.

У ППУ-308Н после 10 лет эксплуатации покрытий прочность при сжа­тии снизилась на 5Q%, объёмное содержание открытых пор увеличилось с 18$ до 70$, эффективный коэффициент теплопроводности и водопогло­щение повысились в 1,5 раза. Изменение свойств ППУ-308Н вызвано прежде всего недостаточной защитой пенопласта поверхностной технологи­ческой плёнкой, подвергшейся через 10 лет существенной эрозии. Повы­шение эффективного коэффициента теплопроводности при отмеченном раз­рушении стенок ячеек вызвано по-видимому увеличением вклада конвектив­ной составляющей и излучения в переносе тепла, а также некоторым увлажнением образцов.

В местах непосредственного воздействия атмосферных факторов на теплоизоляционные покрытия через 10...16 лет адгезионная прочность соединения ППУ-ЗН и ППУ-308Н с деревом, кирпичём, шифером оказалась высокой. Отрыв ППУ от подложки при взятии проб происходил как пра­вило по пенопласту.

Применение ППУ-17Н в качестве теплоизоляции резервуаров водона­порных башен также дало положительные результаты: эксплуатационные свойства покрытия сохранились на уровне, близком к уровню у ППУ-ЗН.

Таким образом, результаты 16-летнего применения ППУ в сельскохо­зяйственном строительстве хорошо согласуются с данными лабораторных испытаний по их высокой стабильности в условиях длительного старения.