ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

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 хранення;

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 рис. 1. Прибор состоит из стеклян­ной реакционной пробирки или колбы 1 емкостью 25— Ж) 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-

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Рис. 1. Схема прибора для определения газового числа порофоров А—в воздухе; б — в растворителях

Ным ртутыо. Навеску газообразователя сбрасывают че­рез устройство 9.

Перед испытанием газообразователь 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 газообразователен 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 газовое число (в мл/г) по формуле

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

(1)

Где V — объем выделившегося газа в мл при нормальных устовпях; G — навеска газообразователя - в г.

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.

(3)

Скорости разложения навесок газообразователя при различных температурах сравнивают по относительному объему выделившегося газа, который подсчитывают по формуле

Где т)—относительное количество выделившегося газа; х — количе­ство выделившегося газа в данный момент в мл х0— максимальное количество газа, способное выделиться при разложении данном на­вески газообразователя,

*„»= G X.

Следует учитывать, что для определения кинетики раз­ложения газообразователя следует пользоваться навес - кон, не превышающей критической. На рис. 2 приведены кривые скоростей разложения наиболее широко применя­емого га. чообразопателп порофора 4X3-57 [ П. Как ипдпо

Из рис. 2, скорость разложения, выражаемая производ­ит)

Поп ~ , при / = const не зависит от навески порофо-

Ра, если ее величина не превышает критической. После превышения критической величины (в данном случае 0,07 г) навеска разогревается теплом, выделяющимся при разложении порофора, и. следовательно, кинетика разло­жения меняется.

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Время б мин

Рис. 2. Зависимость скорости разложения порофора ЧХЗ-57 при

/=100°С от величины навески / - 0.1031 г; 2 — 0,0.4-М г; 3 — 0,0702 г; 4 - 0.0578 г, Ч — 0.0)90 г; в - 0,0202 г

Кинетика разложения газообразователей зависит также и от среды (рис. 3) [4]. Чтобы приблизить опыт к реальным условиям производства ПТМ, кинетику раз­ложения газообразователя определяют в растворителях. Исследования [4] показали, что скорость разложения газообразователей практически ие зависит от вида раст­ворителей. В качестве растворителей можно использо­вать трнкрезилфосфат, тритолилфосфат, парафин, сили­коновые масла и др.

Известен также способ изучения кинетики разложе­ния Rn ioof>|>;i:Uin.Ti4Vi(4"i по .кшпашшщ I ;I.Iohi.I длилеипн ■ и M"Iii('|>;I Гу|и.1 Д.'ш ного и I.I I Op П м с I'P И чгс Кую бомбу

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

16 20 Время о мин

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Рис. 15 Зависимость скорости разложения порофоря MX i ГГ от гемнгратурм К » итдухс; I> » рагнюрии'ля*

Объемом 20 см3 помещают 10 г газообразователя и на­гревают его в течение 2 ч до температуры 170—250°С. По данным опыта строят кривую зависимости давления от температуры (см., например, рис. 10). Этот метод поз­воляет получать сравнительные характеристики газооб- разователей.

Для определения количества тепла, выделяющегося при разлоо/сении газообразователя, пока еще нет стан­дартной методики. Эту величину можно определить поль­зуясь методикой, разработанной авторами в МИСИ им.

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

61 1?

16 17

Рис. 4. Схема прибора для определения количества тепла, выделяющегося при

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Термическом разложении порофоров О — общий вид; б — камера разложения; в — Электрическая схема; / — термостат; 2—со­суд Дьюара; 3 — мешалка; 4 — камера разло­жения; 5 — термометр: 6 — токопедущие стержни; 7 —кварцевая трубка; 8 — спираль; 9 — отверстия для выхода газов; 10— крыш­ки; // — крючки; 12 — рубильник; 13 — стабн лнзатор напряжения; Л — электросекундомгр: 15 — автотрансформатор; IR — вольтметр; /7 — амперметр


В. В. Куйбышева на кафедре органических строительных материалов и пластмасс, при помощи прибора, показан­ного на рис. 4.

Прибор состоит из сосуда Дьюара, который закрыва­ется корковой пробкой. В отверстие в центре пробки ус­танавливают метастатический термометр (типа Бекма - иа) Па пробке крепится дна токопроиоднщнх стержня,

К которым прикрепляется камера разложения из квар­цевого стекла, имеющая внутри нагревательный эле­мент— проволочку из нихрома. Концы нагревательного элемента при помощи гаек присоединяют к токонесущим стержням. Через отверстие в пробке выводится ручка мешалки. Собранный прибор помещают в термостат для более равномерного теплообмена с окружающей средой. Для точного определения количества тепла, выделяюще­гося в результате прохождения электрического тока че­рез нагревательный элемент, прибор подключают к элек­трической схеме.

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

Теплоту разложения газообразователен определяют следующим образом. Вначале определяют эквивалент прибора. Для этого в прибор наливают точно отмерен­ное количество жидкости, не растворяющей исследуемый газообразователь и имеющей температуру кипения выше температуры ею разложения (например, ксилола, трикре - зилфосфата, четыреххлористого углерода и т. д.), камеру разложения заполняют парафином с ^Пл>70°С и про­пускают через прибор электрический ток. Определяют из­менение температуры в приборе. По закону Джоуля — Ленца

<2,, = 0,24 IUt, (4)

Где / — сила тока п a; U — напряжение в е; t — время прохожде­ния электрического тока в сек.

Определяют количество выделившегося в приборе тепла при прохождении электрического тока.

Эквивалент прибора вычисляют по формуле

V _________________________________ ___________________________ ,5)

К'к + ЛО-Со + Ао) + Д'] Н '

Где QD — количество выделившегося тепла, подсчитанное по фор­муле Джоуля — Ленца (4); t к—конечная температура главного пе­риода по шкале термометра; hK — поправка на калибр термометра при температуре tK; tQ — начальная температура главного периода по шкале термометра; И — значение градуса при работе с метаста­тическим термометром; At— поправка на теплообмен прибора с ок­ружающей средой в град.

At подсчитывается по формуле Щукарева ■

At = NV0+ (m + 2r),

Здесь VB — среднее полуминутное изменение тем. пературы прибора и илчплыюм периоде; Кс — среднее полумннугиос изменение тем - тр;1тры прибор I в конечном периоде; п — число полуминутных промежутков главного периода; т — число полуминутных проме­жутков главного периода с быстрым (^0,3°С за '/г мин) подъемом температуры.

После определения эквивалента прибора К в кварце - вю камеру разложения помещают навеску смеси газо­образователя с парафином (для нрш отопления смеси газообразователь и парафин в соотношении I : I тщатель­но перемешивают до получения однородной массы в фар­форовой ступке при нормальной температуре) Величину навески определяют как разность веса камеры разложе­ния до и после помещения в нее смеси газообразователя с парафином при взвешивании па аналитических весах. Камеру прикрепляют к токонесущим стержням В сосуд Дьюара наливают точно отмеренное количество жидкости (такое же, как при определении эквивалента прибора).

Прибор собирают и подключают к электрической схе­ме. Теплоту разложения следует определять в тех же ус­ловиях, в которых определялся эквивалент прибора. На определенное время (установленное ранее, необходимое для подъема температуры внутри камеры, которое нес­колько выше температуры полного разложения газооб­разователя) включается электрический ток. Определяет­ся изменение температуры в приборе таким же образом, как и при установлении эквивалента. Исходя из теплово­го баланса прибора,

Qp.i.-u, P + Q* = КН [(/Ft - I- Hk) - (f0 + H0) + A /], (7)

Тепло, выделяющееся при термическом разложении га­зообразователя, определяют по формуле

КН [(Ilk + hk) - (/„ + Ftp) + А /] - Q

Фразл = ------------------------------------------- Р • (8)

Где Р — навеска газообразователя в г; Q0 — количество тепла, вы­делившегося при прохождении электрического тока через нагрева­тельный элемент (подсчмтывается по формуле Джоуля — Лтаца), К — эквивалент прибора

Точность метода зависит не столько от качества ис­пользуемой аппаратуры, сколько от тщательности про­ведения опыта и измерений Основная ошибка получает­ся при отсчете изменения температуры за счет парал­лакса. При соблюдении всех условии опыта можно оп­ределить теплоту разложения газообразователя с точ­ит гыо До 0,1 0,0Г»%

Температуру плавления определяют в приборе, пока­занном па рис. 5. Высушенный для испытания газообра­зователь помещают в два стеклянных капилляра / свнут - 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 шаходилсн па 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 слои 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.

Узсп А

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Рис. 5. Схема прибора определения темпе л плавления порофорои

К газообразователям, выделяющим газ вследствие необратимого термического разложения, относятся раз­личные органические вещества (порофоры), которые при ионыикчшоп температуре разлагаются с выделением i <i-

ТАБЛИЦА 1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОПСТВЛ

ПОРОФОРОВ

Химическое название и формула

Торговое наименование

Газовое число в см'/г

Темпера­тура разложе­Ния в °С

ДзОСОСЛИИСПИИ

2, 2-азо-бис (азобутиропитрил) (СН3)г—С—N=N—С— (CI 13)о

1 1

CN CN

Порофор ЧХЗ-57

(СССР); порофор N (ФРГ) Gcnitron A ZDN (Ан­глия)

137— 14Г.

90—100

1, 1-азо-бпс (1-цпклогексплциа - нид)

HaoC0-N=N-C0H10

1 1

CN CN

Порофор 254 (СССР)

83

100—120

Диамид азодикарбоиовой кисло­ты

Nh2Со—N=n—co-nh2

Л

Порофор ЧХЗ-21 (СССР); поро­фор 505-а (ФРГ); Genit - гоп АС (Ан­глия); Gelo - gen AZ (США); Kem - роге R-125

194—220

170—195

Диэтиловый эфир азодикарбоио­вой кислоты

C2H50—СО—N=N—СО—ОН5С2

Порофор 476 (ФРГ)

129

180—220

Азоизобутирамидоксим (CH3)2-C-N=N-C-(CH3)2

C=N—ОН C=N—ОН

1 1

NHo NH2

Порофор 4X3-23 (СССР); Ge - nitron АО (Англия)

135—140

125—145

Продолжение табл. T

Химическое название и формула

Торговое наименование

Газовое число в 1.и1/г

Темпера­тура разложе­ния в "С

Азоизобутирамид (CI I3)..-C~N=N—С— (CI 1.,)2

1 1

С-0 с=о

1 1 nii2 nh2

Genitron АВ (Англия)

100

95—100

Дназоаминобепзол C0II6-N=N—NII-CoH6

Порофор ДАБ (СССР); поро­фор ДВ (ФРГ); UniccI (Ан­глия); Vulca - cel AN (США)

125

130—140

Циклогексиловый эфир азоди - карбоновой кислоты

С0НП—О—СО—N= =N—СО—О—CeHu

Порофор ЧХЗ-22 (СССР)

100—150

190—280

4, 4'-азо-бис (4-цианпентан кар - боновон кислоты)

(C4H7CNCOOH)2N2

Порофор ЧАЧЦ (СССР)

80

120

Азодикарбоксилат бария

N - СОО____________

11 Ва N - СОО

Порофор ЧХЗ-24 (СССР); эк - спандекс-117 (США)

140

260—330

Сульфонилгидразиды

Бе нзолсульфонилгидразид С0НЛ—S02—NH—NH2

Порофор БСГ (СССР); поро­фор BSH (ФРГ); Genit­ron BSH (Ан­глия)

135

120—140

Дифениламип-р, р' -дисульфо - гидразнд

Продолжепие табл. I

Газовое число в см3/г

Торговое наименование

Химическое название н форм>ла

NH..—NH-SO.,—С„П4- — NH—CeH4—SOj—NH—NHa

Дибензил-р, р'-дисульфогидра - зид

N112—N11-SOi-QI 14—CI I— —CI I,—Cel I.,—SO,—NH—Nil.,

Порофор ДФ-1 (СССР)

122

145

Парауретплапфенилсульфоннл - гидразпд

CeI I5—0—CO—NH—CeH5— —NH—CO—0—C0H.,—SO»— —NH — NH2

Порофор 5 (СССР)

82—94

100—168

V, л'-оксиди (бензосульфонил- гидразид)

NH2—NH—S02—CeH4—О— —C0H4—S02—NH—NH2

Genitron OB (Англия); Ge- Iogen (США)

115—130

150—155

Бензол-1, 3-дисульфонилгидра - зид

NHa—NH—S02—CeH4—SO«— —NH—NH2

Порофор ДФ-9 (СССР); поро­фор В-13 (ФРГ)

183

135

Дифенилсульфон-3,3 - днсульфо - гнразнд

H2N—NH—SOi—CeH4— —S02—Ce H4—SOa—NH—NH3

Порофор ДФ-10 (СССР); поро­фор Д-33 (ФРГ)

103

147

I, 3, 5-тригидразид-2, 4, 6-трн-

Порофор ДФ-2

180

2С0—280

Азпд

(СССР); Ge­

Nitron ТИТ

(HaN — NH — )3 — Q — (N11.,)3

(Англия)

Продолжение табл. 1

Химическое название и формула

Торговое наименование

Газовое Число В см3/г

Темпера­тура разложе­ния в G

Диметиланилин-р-сульфогидра - зид

(СН3)2—N—С0Н4—S02—NH— —NHo

Порофор ДФ-5 (СССР)

108

140

Нитрозосоединения

N, N '-дшштрозопентаметилеп - тстрамин

CI I2—N—С112

1 1 1

ON—N СН2 N—N0

1 1 1

СН2—N—С112

Порофор 18 (СССР); Uni - ccl NB (Ан­глия); Vulca - cel BN (США)

202—213

165—200

N, Л''-дпметил-iV, УУ'-динит - розотерефтальамнд

CH3-N-CO-CeH4-CO-N-CH3

1 1

NO NO

Порофор ДФ-3 (СССР); поро­фор BL-353 (Англия)

216

109

Азиды кислот

Бензолсульфазид CeHs-S02-N3

Порофор ЧХЗ-9-а (СССР); поро­фор ДФ-8 (СССР)

188

160—180

Терефтальазид

Ns—СО—С0Н4—СО—Ns

Порофор ДФ-4 (СССР)

270

160

4, 4'-дифеиилдисульфонилазид N3-S0..-CeH4-0-CeH4—

-so2—N3

123

140

Л-тре гбутилбеизазид CH3-C(CH„)2-CeH4-CO-N3

Winged S (ФРГ)

ПО

120

Продолжение табл. 1

Химическое название и формула

Торговое наименование

Газовое число в см'/г

Темпера­тура разложе­ния в °С

Фенилуретилан-р-сульфазид

СН3—О-СО —NH—С„Н4— —SO..— N3

Порофор ДФ-6 (СССР)

180

170

Бензол-1, 3-дисульфазпд

N3—S02—CeH4—SOj—Ns

Порофор Дф-12 (СССР)

264

155—160

Прочие соединении

Третбутиламии

(CH3)SC—NH - НО—NO

Х-9Ы) (США)

380

100—120

Нитромочевина

NH,—СО—NH—NO,

Нитромочевина (СССР)

370

111—130

Зов N2, СО2, NH3 и др. По химическому строению их мож­но разделить на следующие классы:

А) азосоединения R—N = N—R';

Б) сульфонилгидразнды R— S02NII — NH2;

В) нитрозосоединения R—N(NO)—R';

Г) азиды кислот R — CON3;

Д) прочие соединения.

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 табл. 1 приведены основные характеристики при­меняемых порофоров[1].

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 (табл. 2).

ТАБЛИЦА 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОРОФОРУ ЧХЭ-57

Показа гель

Для сухого порофора

Для ПЛЯЖНОГО

Температура плавления в RjC, не ниже1 . Газовое число в мл/г, не Ниже1 .... Содержание нерастворимых в изопропило - вом спирте веществ в %, не более1 .

Влажность в %, не более..................................

Остаток на сите № 2 .........................................

9 13

0,

0,2 Нет

8

6

3

30

1 Показатели определяются на воздушно-сухом продукте.

Технический порофор ЧХЗ-57 имеет голубоватый от­тенок. Его разложение начинается при 75—80°С, значи­тельно ускоряется в интервале 95—100°С, а выше 100°С становится бурным. Кинетика разложения порофора ЧХЗ-57 показана на рис. 3.

Разложение порофора ЧХЗ-57 протекает по схеме: CHg сн3 сн3 сн3

TOC o "1-3" h z II II

Н3с — С — N = N — С — CIГ3 - N2 + СН3 — С — С — СН3

I I II

CN CN CN CN

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.

Порофор ЧХЗ-21 (азодикарбонамнд) прсдстлпляетсо­бой труднорастворимое кристаллическое вещество жел­того цвета с удельным весом 1,66 г/см3. Он разлагается по схеме

N Нг

Н2ы

NHr

Ч / С - с

О о

Мг +

H2N

/

С - N = N - С О О


ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

120

Ffpet/я В мим

160 200

При температуре около 170°С. Последняя может быть снижена до 140°С, если в порофор добавить мочевину. Продукты разложения нетоксичны. Кинетика разложе­ния порофора ЧХЗ-21 показана на рис. 6,а.

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

W ВО 120 160 200 Время 6 мин

ГАЗО - И ПЕНООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

«о ез

«Э «а

^ От

Э - <з

S3 D Со

§ о

ВО 120 160 Б мин

Время

U0 80 120 160 200 Время б мин


■ по|кк|н1]).| |>ГГ

Рис. 6. Кинетике разложения

|||||>|)|||<||>.1 ЧЧ i VI. I ||11|нм|и.||.| Ifi, а |||||Ш||||)|>.'| ДЛ1>

Порофор 5 (парауретиланфеннлсульфонилгидразид) представляет собой кристаллический порошок сепо-жсл-
того цвета. Он имеет небольшое газовое число (82— 94 мл/г) и поэтому в полимерную композицию вводится в повышенном количестве (8%).

Порофор 18 (N-, К'-динитрозопентаметнлеитетра - мин) — кристаллическое вещество бледно-желтого цвета с удельным весом 1,4 г/см3, слаборастворимое в органи­ческих растворителях. Разлагается при 150—180°С с вы­делением 220—250 мл/г газа (кинетика разложения по­казана на рис. 6, б). При повышенных температурах по­рофор 18 разлагается водой. Температура разложения может быть снижена добавлением органических кислот (салициловой и стеариновой). При разложении выделя­ется азот, появляются следы формальдегида и метила­мина. Последний придает изделию характерный запах, остающийся после вспенивания. При добавлении мочеви­ны (с глицерином) запах исчезает. Порофор 18 чувствите­лен к механическим воздействиям и недостаточно стоек при хранении. Поэтому его часто стабилизируют масла­ми, пластификаторами или полимерами.

Порофор ДАБ (диазоаминобензол)—кристаллический продукт оранжево-коричневого цвета с температурой плавления до 96°С, разлагается в интервале 120—150°С (кинетика разложения показана на рис. 6,в) по схеме

Г------ >-N - N - MH-<--------------- > N2 +

Порофор ДАБ хорошо распределяется в смеси и обла­дает пластифицирующими свойствами. Окрашивает из­делия в оранжевый цвет. Недостатком является токсич­ность (вызывает раздражение кожи).

Порофор 254-1, Г-азо-бис(1-циклогексилцианид) — кристаллическое вещество белого цвета, начинает разла­гаться при 100°С, бурно разлагается при 110—120°С. Имеет невысокое газовое число (83—85 мл/г).

Порофор БСГ (бензосульфопилгидразид) ■— кристал­лический порошок серо-белого цвета с удельным весом 1,43 г/см3, разлагается при 120—140°С (кинетика разло­жения показана на рис. 6,г).

В присутствии окислителей температура разложения сни­жается, и процесс идет очень бурно. Продукты разло­жения являются активными ускорителями реакции поли­меризации.

Порофор ДФ-4 (терефталазид) — кристаллическое вещество бледно-желтого цвета с удельным весом 1,5 г/см3, очень активный газообразователь, разлагается при 85—112°С по схеме

OCNj<ZZ> N3CO^OCNC=>NCO+ 2N2

Продукты разложения ускоряют процесс отверждения композиции, в результате которого образуется однород­ная мелкоячеистая структура.

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 газообра­зователей, 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.

Карбонат аммония (аммонии углекислый) (ГОСТ 3770—47) получают насыщая аммиачную воду углекис­лым газом или поглощением водой аммиачно-углекис - лой газовой смеси. Он представляет собой белые твер­дые куски и кристаллы с запахом аммиака и содержит 28—35% NH3. Технический продукт кроме (NH3)2COs содержит также NH4HCO.1 (бикарбонат аммония) и NH4COONH4 (карбомат аммония), так как углекислый аммоний при действии влаги воздуха частично гидроли - зуется:

3 (NH4)2 СО3 + Н20 2 NH4HC03 + NH4COONH4 + 2 NH4OH.

Увеличение влажности карбоната аммония сдвигает равновесие реакции гидролиза вправо, в сторону образо­вания бикарбоната и карбомата аммония, которые начи­нают диссоциироваться уже при 30—40°С:

N114НС03 чЛ NH3 + СО-, + Н20;

NH4C00NH4 ^ 2 NH3 + С02.

Бикарбонат аммония начинает распадаться при 60°С: (N114).. СО.-, < * 2 N11»* | СО, | М. Л.

•м

Технический карбонат аммония разлагается очень бурно (рис. 7): быстро образуются значительные коли­чества аммиака и углекислого газа, что приводит к рез­кому повышению давления, в результате чего образует­ся коупнопористая структура. Для производства пено- пластов размер его зерен должен быть не более 2 мм.

Бикарбонат натрия (ГОСТ 2156—54), получаемый карбо­низацией содовых щелоков, выпускается в виде белого кристаллического порошка. Технический продукт содержит не менее 98,5% NaHC03, 1— 1,2% Na2C03 и другие приме­си. Влажность не должна пре­вышать 1%- Процесс разложе­ния бикарбоната натрия обра­тим и в большой степени за­висит от температуры и давле­ния:

2 NaHC03 ^ Na2C03 - f Н20 + СО «

Разложение начинается при 85°С и ускоряется с повыше­нием температуры (рис. 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 га­зообразователи довольно широко применяются в произ­водстве пенорезин. Для вспенивания феполо-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 тон­
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].

При сравнительно низких температурах (65—80°С) нитрит натрия взаимодействует с хлористым аммонием с выделением большого количества газообразных продук­тов:

NH4C1 + NaN02 ^ NaCt - f NH4N02

I

N2 + 2 H,0

Реакция взаимодействия этих веществ экзотермичиа и проходит очень быстро [85].

Для получения пенопластов используют и другие газообразователи например полиэтиленполиамин с ГКЖ-94 при вспеинвании эпоксидных полимеров [88].

Газообразователи, выделяющие ранее поглощенные газы вследствие термической десорбции, представляют собой адсорбенты, которые выделяют при повышенной температуре газы, адсорбированные их активной поверх­ностью. К их числу относятся активированный уголь, сплпкагель, цеолиты, тьтивнроваппые глины н т. д.

Скорость адсорбции и количество поглощенного газа зависят в первую очередь от химической природы адсор­бента и физической структуры его поверхности, а также от давления п температуры, при которой протекает ад­сорбция. Так как адсорбция газов всегда сопровождается выделением тепла, то при повышении температуры газ будет выделяться (десорбция). Поэтому при прочих рав­ных условиях выгодно насыщать адсорбент при возмож­но no ire пипкой |гми<-рат ре чем ниже температура адсорбции, тем выше вспенивающая способность газо­образователя — адсорбента.

При производстве пенопластов газообразователи этого типа применяются сравнительно редко.

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Утеплення Квартир

Як будинок втрачає тепло Тепло витікає через усі огороджувальні конструкції будинку: вікна, стіни, цоколь, дах, підвал, вхідні двері і навіть через перекриття. На цей процес впливають два фактори: різниця температур …

Фторопласт стержень: назначение и особенности

Фторуглеродный полимер фторопласт стержень — это изделие, широко используемое при производстве уплотнителей, электроизоляционных и антифрикционных деталей, а также промышленных конструкций, стойких к химикатам и коррозии. Применение стержня из фторопласта Фторопластовый …

ПВХ рукава

Компания «Леобудиндустрия» занимается реализацией качественных ПВХ рукавов украинского и зарубежного производства. Они широко применяются в пищевой отрасли, а также участвуют в производственных процессах. Такая популярность обусловлена нейтральным воздействием на продуты …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.