ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Атмосферостойкость пенополиуретанов

Старение свойственно пенополиуретанам так же как и всем органиче­ским веществам, которые со временем изменяют свои свойства под воздействием окружающей среды. Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т. е. способностью сохранять свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условий.

При атмосферном старении пенопластов одним из основных параметров эксплутационной устойчивости является эрозионная стойкость при непо­средственном воздействии климатиче - ^ •% ских факторов [7,94,101,103].

В [7, 103] предложена методика количественной оценки эрозионной стойкости ППУ в зависимости от их ячеистой и химической структуры (на-

0

0 2 4 6 годы

« ,, личие или отсутствие поверхностной

Рисунок 1.17 - Изменение мае - ' г

Сы образцов ППУ - 304Н (р = 42 технологической пленки, кажущаяся Кг/м3) на открытых стендах во Вла­димире (1), Ташкенте (2) и Батуми плотность, тип полимера-основы) и

(3).

Климатического района. Согласно [94] при длительном воздействии климатических факторов у пенополиуретанов наблюдается существенная эрозия поверхности (рисунок

1.17). Скорость эрозии в теплом влажном климатическом районе (г. Батуми) оказалась в 2,5 раза больше, чем в умеренно-холодном. В сухом жарком кли­мате (г. Ташкент) скорость эрозии была в 1,7 раза больше, чем в умеренно - холодном (г. Владимир). Аналогичные результаты были получены и для дру­гих марок пенопластов. То есть повышение уровня солнечной радиации, температуры и влажности значительно ускоряет процесс старения.

В результате обработки данных по атмосферостойкости ряда пенопла­стов, экспонированных в течение 7 лет в различных климатических районах, была получена обобщенная формула для определения потери массы образцов во времени [7]:

А • К • т.

А т=—-и—, (1.19)

Где Am - потеря массы образцов; А - постоянная, зависящая от природы по - лимера-основы, а также от геометрического и масштабного фактора образца; К - постоянная, зависящая от климатического района; т - длительность старе­ния; р - кажущаяся плотность.

Основным параметром ячеистой структуры, влияющим на эрозионную стойкость ППУ, является кажущаяся плотность. Кроме того, при переходе от одного полимера-основы к другому скорость эрозии, учитываемая постоян­ной А, также может измениться в несколько раз (таблица 1.7). Эрозионная стойкость сильно зависит от климатического района и это учитывается по­стоянной К (таблица 1.8).

Характер структурных изменений, происходящий в матричном материа­ле пенопласта при атмосферном старении, близок к такому для монолитных полимеров, влияние ячеистой структуры сказывается значительно. Это свя­зано с увеличением интенсивности "обновления" поверхности образцов под действием дождя, ветра, солнечной радиации, циклических воздействий тем­пературы и влажности. С другой стороны, ячеистая структура оказывает двойственное влияние на эрозионную стойкость, поскольку макроячейки яв­ляются тупиковым барьером роста трещин при старении.

При испытаниях ППУ на атмосферное старение [94, 103] отмечено не­которое деформирование образцов вследствие расширения пеноматериала, вспененных фреоном, или усадки, вспененных СОг. Образцы ППУ-305 и ППУ-3 также оказались более устойчивыми, чем образцы ППУ - ЗН и ППУ - ЗС. Образцы с естественной коркой более формоустойчивы, чем образцы без корки.

Пенополиуретан ППУ-ЗН, нанесенный напылением на нефтехранилища в Москве, Красноярске и Чите, сохранил свои свойства в допустимых преде­лах спустя 15 лет эксплуатации. На нем не обнаружено появление плесени, эрозии, вспучивания покрытия. Окраска внутри пенопласта практически не изменилась. Цвет наружной поверхности от светло-желтого перешел в тем­но-коричневый. В местах контакта с металлом отмечено пожелтение слоя ППУ толщиной 5-10 мм. Предел прочности практически не изменился (при плотности до 80 кг/м3 он составляет 0,45 МПа). Ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1.5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,041 Вт/(м-К). Температура размягчения практически не измени­лась (98 °С), за исключением участков, которые подвергались систематиче­скому воздействию нефтепродуктов; на этих участках температура размягче­ния снизилась до 65 "С, а коэффициент теплопроводности увеличился до О, 046 Вт/(м*К) [110,111].

Изменение цвета ППУ (пожелтение) обуславливается наличием свобод­ных аминогрупп в полимере и воздействием света. Интенсивность этого про­цесса удается снизить изменением рецептур [7].

Основным фактором, вызывающим разрушение образцов при старении, яв­ляется ультрафиолетовая радиация [15, 20, 47, 56, 110]. Жесткие ППУ в про­цессе УФ-старения делаются более хрупкими. Выявлено, что свойства ППУ при старении изменяются главным образом в поверхностном слое при отно­сительной стабильности свойств внутренних слоев.