СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ

Разработка технологии получения пенополиэпоксидов с эколо­гически чистым вспенивающим агентом

Задачей настоящего этапа работы явилась разработка технологии по­лучения рецептуры и определение технических характеристик пенополи­эпоксидов с экологически чистым вспенивающим агентом, предназначен­ных для заливки и герметизации радиоэлектроаппаратуры.

Работа поставлена во исполнение обязательств CCGP, вытекающих из "Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой", заключительный акт по которому принят 16 сентября 1987 г. Согласно Постановлению СМ СССР $237 от 0I.03.9Cr. предусмотрено к 1995 году сократить производство фторхлоруглеродов, таких как; ХЛДДОН-П, ХЛАДОН-12, ХЛДДОН-ПЗ и др. (широко используемых в аэрозолях, холо­дильной технике. и в производстве различных пенопластов) наиболее сильно разрушающих озоновый слой Земли, на 50$ к уровню производ­ства в 1986 году и полностью прекратить их производство к 2000 году. Вместо указанных хладонов намечались разработка к производство новых альтернативных веществ, не воздействующих на озоновый слой Земли.

В связи с этим за рубежом и у нас в стране в 80-х годах начались поиски и разработки технологий производства газонаполненных полиме­ров с использованием вместо хладонов других веществ: воздуха, угле­кислоты (газообразной и жидкой), углеводородов и других соединений.

Поскольку получение пенополиэпоксидов марок ПЭ-9 и ПЗ-60 осущест­вляется по методу "жидкой" пены со специально разработанной для этих целей заливочной машины, то наш выбор вспенивающего агента ограничи­вался либо сжатыми инертными газами, либо сжиженными органическими соединениями с "отрицательной" температурой кипения и не воздейству­ющими на ©зоновый слой.

Применение сжатых инертных газов при получении вспененных пласт­масс путём насыщения подлежащей вспениванию полимерной композиции требует специального оборудования, расчитанного на работу при высо­ких давлениях. Поэтому этот путь оказался для нас неприемлемым.

Из сжиженных органических и неорганических соединений, близких по температур© кипения к ХЛАДОПУ-12-(Хкипа -29,8°С) наиболее под­ходящими являются аммиак (Ткип= -33,3°С), хлористый метил (Ткипс = -23,7°С), метиловый эфир (Ткш= -23,6°С), пропан (Т-кип* -42,1°С), формальдегид (Ткип= -21°С), циклопропан (Тккп= ~23°С).

По техническим требованиям. и доступности (стоимость и вседоступ - - 318 -

Ность) применительно к разработанной с использованием Х1АД0НА-12 технологии получения пенополиэпоксидов наиболее подходящим для ре­шения поставленной задачи является сжиженный пропан. В частности, содержание пропана в смеси "Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления" (ГОСТ 20448-80) марки СПБТЗ (смесь пропан-бутановая техническая для коммунально-бытового потреб­ления) составляет не менее 15% по массе. Поэтому на этом продуете мы остановили свой выбор.

Сжиженные газы для бытового потребления поставляются в баллонах ёмкостью 5,25,55 литров. Для работы использовали баллон ёмкость 5 литров. Для отбора проб баллон переворачивали вверх дном и через шланг подсоединяли к мернику заливочной машины типа МИЗЗЕ,

Предварительными опытами было установлено, что принципиально тех­нология получения пенополиэпоксида ПЗ-9 с бытовым газом не отличает­ся от технологии получения его. с применением ХЛАДОНА-12. Было уста­новлено, что для получения пенопласта нужной кажущейся плотности ко­личество бытового газа берётся столько же, как и ХЛАДОНА-12.

В таблице 8,3 приведены физико-механические характеристики пено­пласта ДЭ*»9, получаемого с применением различных вспенивающих аген­тов, Из табл.8.3 видно, что при использовании бытового газа в ка­честве вспенивающего агента прочностные характеристики пенопласта даже несколько выше, чем у пенополиэпоксида НЭ-9 с применением ХЛАДОНА-12 для этих целей,

Технология получения пенополиэпоксида марки ПЭ-бО существенно от­личается от технологии получения пенопласта ПЭ-9 по химическим про­цессам, происходящим при отверждений вспененной композиции.

При получений этого пенопласта в качестве отвердителя эпоксидной смолы применяется ионный катализатор « комплексное соединение трёхфто - ристого бора g диэтиленгликолем Сетвердитель 1Щ~1СГ-Х»!!>).

В этом случае дозировка "отвердителя" должна быть очень близкой к стехиометрической в отличи© от аминного отвердителя эпоксидных смол.

■ - 319 -

Табл. 8.3. Физико-механические свойства пенополиэпоксидов ПЗ-9 и ПЭ-60.

Значения показателей

Наименование ____

Показателя для ПЭ-9 для ПЭ-60

По ОСТ Экологически по ТУ Экологически чистый чистый

1. Кажущаяся плотность, 310-400 326 230-255 254 кг/м^

2. Разрушающее напряжение 6000 6760 2600-3000 4060 при сжатии, кПа

3. Разрушающее напряжение 6500 7140 4600-8400 5420 при изгибе, кПа

4. Удельная ударная 0,8 1,55 0,9-1,3 0,88 вязкость кДж/м^

Всякое отклонение дозировки в большую или меньшую сторону ведёт к неполному отверждению и, следовательно, к ухудшению физико-механичес­ких характеристик пенопласта.

Поскольку стехиометрическое соотношение отвердителя БД§-Ю-Х,5 для отверждения эпоксидной смолы ЭД-20 при получении пенопласта ПЭ-60 невелико и составляет 4,2-4,4 масс. ч. на 100 масс. ч. смолы, то дози­ровать такое количество на существующем оборудовании очень трудно. В связи с этим при разработке рецептуры пенополиэпоксида ПЭ-60 для уве­личения точности дозирования отвердителя БД$-10-1,5 было установле­но, что его можно разбавлять Лапролом 5003-2Б10 в два раза без ухуд** шения прочностных свойств полученного пенопласта, т. е. увеличить общую дозировку "катализатора" с 4,2-4,4 до 12,6-13,2 масс. ч. на 100 масс, ч, смолы.

Однако, как выяснилось, вводимый с отвердителем Лапрол 5003-2Б10 оказывает пластифицирующее влияние на полимерную основу отверждённо - го пенопласта и тем самым влияет на его температуру размягчения, т. е. снижается верхний температурный уровень эксплуатации пенопласта.

- 320 -

В конечном варианте остановились на следующем: разбавление отвер­дителя БДФ~10~1,5 Лапролом 5003-2БЮ как 1:0,6; замешивание вспенивав­шего агента - газа для бытовых нужд - в ёмкость смолы,

В таблице 8.3 приведены физико-механические характеристики пено - эпоксидов ПЭ-9 и ПЭ-60, полученных с использованием в качестве вспе­нивающего агента бытового газа (как мы называем - экологически чис­тых пенопластов) в сравнении со свойствами пенопластов, полученных с использованием ХЛАДОНА-12 и отраженных, соответственно, в ОСТ-е 6-05-490-87 и ТУ 6-55-22I-I002-88,

Из приведенных в табл.8.3 данных видно, что прочностные свойства экологически чистых пенополиэпоксидов ПЭ-9 (ОСТ. 6-05-440-87) и ПЭ-60 (ТУ 6-55-221-1002-88) даже несколько выше, чем у полученных с приме­нением для получения этих пенопластов в качестве вспенивающего аген­та ХЛДДОНА-12.

В целом выполненные комплексные исследования структуры и свойств пенопластов были использованы при разработке и внедрении технологий изготовления новых рецептур пенополимеров различных классов в соответ­ствии с перечисленными (введение) работами.

В основу подхода к разрабатываемым технологиям положены установ­ленные в работе научные положения, заключающиеся в том, что модифи­кация свойств пенополимеров достигается путём модификации свойств полимерной матрицы, изменением геометрических параметров фрагмштов газоструктурных элементов и вида вспенивающего агента, за счёт из­менения технологических режимов получения, наложением неоднороднос­ти макроструктуры и физико-химическими взаимодействиями газовая среда - полимерная матрица. Предложенные технологии внедрены при использовании ПГ1У в 3-слойных строительных панелях и для теплоизо­ляции трубопроводов, при применении пенополиэтилена ВИЛАТЕРМ для уплотнения стыков в строительстве, при использовании пенополиэпок­сидов ПЭ-9 и ПЭ-60 для герметизации радиоэлектроаппаратуры.