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

Какую выбрать теплоизоляцию для частого дома?

Какую выбрать теплоизоляцию для частного дома? Полное руководство по выбору материала Теплоизоляция частного дома — один из ключевых факторов, влияющих на комфорт проживания, энергосбережение и снижение расходов на отопление. Правильный …

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 …

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.