ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ
Производство и применение пенополиуретанов за рубежом быстро расширяется: в США производство ППУ возросло с 35 ООО г в 1965 г. до 100 ООО т в 1970 г.; в ФРГ с 4000 до 18 000 г; во Франции с 1000 до 8000 т. В Японии производство ППУ только за один год (с 1961 по 1962 г.) возросло с 4500 до 6600 т [242, 280].
В зарубежной литературе отмечается, что ППУ наиболее перспективные пенопласты [287]. Пенополиуретанам за рубежом уделяется большое внимание: количество публикаций и патентов, посвященных сырью, рецептурам и их производству, значительно превосходит число публикаций и патентов, посвященных другим пенопластам, даже пенополистиролу.
Для производства ППУ за рубежом в качестве составляющей композиции применяют простые и сложные полиэфиры. В последнее время отчетливо проявляется тенденция к замене сложных полиэфиров простыми, получаемыми на основе гликолей [65]. Для получения самозатухающих ППУ применяют фосфор-, хлор - и бром - содержащие полиэфиры [169, 170, 174, 221, 227]. Наибольшее распространение получили десмофены (ФРГ1, дальтолаки (Англия), мультроны (США) и др. [24, 28, 50, 308].
В качестве изоцианатного сырья применяют чаще всего 2,4-толуилендиизоцианат и смеси на его основе, но в последние годы увеличивается производство полиизоциа- яатов, которые обеспечивают улучшенную структуру, имеют меньшую токсичность и увеличивают самозатухание пенопластов [255]. Для получения самозатухаюших ППУ применяют фосфор-, хлор-, бром - и кремнин-содер - жащие полиизоцианаты [233, 254, 143, 273, 274]. Наибольшее распространение получили десмодуры (ФРГ), супракс (Англия), хайлен (США), накконейш (США) и др. [24, 50, 308, 28, 255]. В качестве катализаторов используют главны образом третичные амины, а также оловоорганические соединения [50, 301].
195 |
Много работ и патентов посвящено различным добавкам, снижающим горение ППУ. В качестве антипиренов применяются органические вещества: трис - Г2-хто - рэтил) фосфат [270], полифосфаты аммония [301], три - (дибромпропил) фосфат, три - (дихлорпропил) фосфат, фосгарч C-22R, 2.2-бис-(бромметил)-1.3-пропанднол. бис-(2 бромпронип)-бромпропап фосфоипт [272]. га
I' Hup. id boil It. Л.. Лндриинш I' Л.
Лоидозамещенные уксусные кислоты [231], пентагалоген - фенильные эфиры [166], органические соли аминофос - фата [164], полихлоралкилфосфаты [154]; неорганические: P4S3, P.,S7, Л1 (ОП)з [225], соединения лития [156], неорганические соли фосфора [111, 117, 164, 171, 220], бораты [157, 160], соединения сурьмы [166, 167, 269].
Как в СССР, так и за рубежом производятся эластичные, полужесткие н жесткие пенополиуретаны всеми описанным способами. Рецептуры и способы получения
Аналогичны описанным, различие заключается в качестве применяемого сырья и конструкциях аппаратов. Более распространены непрерывный способ, методы заливки и напыления.
Применяемый в ФРГ, США и других странах непрерывный способ заключается в следующем (рис. 52). Полиэфир из резервуара 1 и диизоцианат из резервуара 2 при помощи насосов 3 и 4 поступают в смесительную камеру 5, куда из резервуара 6 подается насосом 7 активирующая смесь. Полиэфир подается со скоростью 4 л/мин, диизоцианат— 2 л]мин (9000 порции в 1 мин), активирующая смесь 0,4 л! мин (3000 порций в 1 мин).
Для получения пенопластов с предварительным смешением части компонентов применяют аппараты, работающие по следующему принципу. В одном резервуаре содержится смесь полиэфира и диизоцианата, которая шестеренчатым насосом непрерывно подается в смесительную камеру. Туда же из второго резервуара инжекторным насосом подается активирующий раствор.
Рис. 52. Схема установки для получения пенополиуретана |
О |
Rn >;//////////////////////////>"< |
Конструкции смесительных камер показаны на рис. 53. В камере (рис. 53, а) компоненты смешивают при помощи сжатого воздуха, который подается через патрубок 1 в смесительную камеру 2. Затем смесь полиэфира с изоцнанатом (через патрубок 5) и активирующий раствор (противотоком через инжекторную головку 4) подают через сопло 5 в смесительную камеру.
На рис. 53, б показана смесительная камера С мешалкой / Компоненты поступают через сопла 2, 3, 4, смешиваются и выходят через выпускное отверстие 5. В смесительной камере (рис. 53, в) никакого дополнительного перемешивания не применяется (смешение в струе) [24]. Смесь полиэфира подается в кольцевую
Рис. 53. Конструкция смесительных камер
Камеру 1, а активирующий раствор через сопло 2 в смесительную камеру 3. Для заливки и напыления применяют установки, схемы которых аналогичны отечественным, отличаясь от них производительностью [24, 70, 260, 9, 65].
Продолжает применяться и периодический способ производства путем заливки реакционной смеси в форму или конструкцию [70, 281].
В литературе имеется много сообщений о применении, кроме указанных, других способов получения изделий и конструкций из пенополиуретанов. Например, в Японии
Предлагается формовать изделия в вакууме в формах, расположенных на боковой поверхности вращающегося цилиндра [70]. Во Франции ППУ вспенивают при помощи пара, в состав пенопласта вводят волокнистые материалы [192]. В зарубежной литературе описано много способов получения армированных, облицованных пенополиуретанов п конструкций на их основе [24, 156, 166, 173, 194, 201,205, 232].
Интересна технология получения пенополиуретанов, которая включает предварительное вспенивание. В качестве газообразователей используют смесь двух галогеи - содержащих углеводородов: одного с низкой температурой кипения, другого с более высокой (например, фре - ои-12 и фреоп-11). Первичное вспенивание проходит при выходе реакционной смеси из смесительной головки в результате испарения первого газообразователя; объем смеси при этом увеличивается в 10—12 раз. При экзотермической реакции отверждения начинает испаряться второй газообразователь, что завершает процесс пенообразования [306].
Для снижения стоимости пенополиуретанов и улучшения их физико-механических свойств в пенопласты вводят наполнители: 5—40% талька с размером частиц менее 40 мк керамзит, суспензионный полистирол, который вспенивается за счет экзотермической реакции отверждения, волокнистые наполнители, красители [70, 152, 192, 199, 160].
За рубежом используют отходы, получаемые при производстве ППУ: в Норвегии применяются установки для непрерывной переработки отходов ППУ в блоки. Отходы измельчают, смешивают со смесыо динзоцианатов и полиэфиров и прессуют в блоки при нормальной или повышенной температуре. Установка состоит из измельчителя, смесительного барабана, пресса, термокамеры и четырех форм для блоков [276]. В Англии отходы смешивают с феноло-формальдегидиыми полимерами и при нагревании до 140°С в экструдере или в форме получаются листы или формованные блоки сшитого полимера [115].
Основные физико-механические показатели некоторых марок пенополиуретанов производства различных - фирм и стран приведены в табл. 51.
Пенополиуретаны за рубежом довольно широко применяются в строительстве [65, 70, 307]. Жесткие пенопласты применяются, чли и. потвлеиии трехслойных панелей п плит покрытия, в качестве сшитого, тепло - п
Звукоизоляционного материала, а также в виде штучных изделий. Их применяют для тепловой изоляции трубопроводов, резервуаров, хранилищ, холодильных камер, утепления кровель и междуэтажных перекрытий, для изготовления подоконных блоков, дверей, теплых полов, подвесных потолков. Методом напыления устраивают тепло - и звукоизоляцию на криволинейных, вертикальных и горизонтальных плоскостях, в труднодоступных местах и т. д. Эластичные пенополиуретаны применяются в качестве амортизационного, тепло - и звукоизоляционного материала для трехслойных конструкций, для утепления оконных рам, герметизации стыков и швов, устройства теплых полов, изготовления мягкой мебели и т. д.