ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПЕНОПЛАСТЫ НА ОСНОВЕ КРЕМ11ИПОР1 ДИИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

Пепонласты иа основе кремнийорганических полиме­ров пока не получили широкого распространения в строительстве из-за высокой стоимости исходного сырья. По ценные свойства позволяют считать эти материалы весьма перспективными.

Кремнииорганнческие полимеры, благодаря наличию связи Si—О в основной цепи макромолекулы, отличаются повышенной теплостойкостью (более 200°С), атмосфе - ро - и светостойкостью по сравнению с органическими по­лимерами, имеющими связи С—С. Эти свойства сохра­няются и у вспененных кремнийорганических полимеров.

Свойства кремнийорганических пенопластов в основ­ном определяются строением исходных полимеров. В их молекулах часть связей атомов кремния затрачена на присоединение органических радикалов (—СН3, —СбНв, —С2Н5, —ОН и др.). В зависимости от числа радикалов, приходящихся на атом кремния, и строения органиче­ского радикала могут образовываться как твердые (при R:Si < 1), так п эластичные (при R : Si = 1,2 - f - 2) по­лимеры.

Термоустойчивость кремнийорганических полимеров зависит от строения (линейное или пространственное) и вида органического радикала: у пространственных поли­меров при. нагревании и в присутствии кислорода воз­духа происходит отрыв органических радикалов и обра­зование новых силоксановых связей. У линейных поли­меров происходит также деполимеризация с разрывом связи Si—О. Тсрмоокислитсльиая устойчивость радика­лов снижается по ряду —СбН5>—СНг=СН2—>— —СН3>С2Н5 и т. д.

Сырье и методы получения. Для получения пенопла­стов на основе кремнийорганических полимеров исполь­зуют полнметплфенплгнлокеапы, полученные согндроли-

2г, о

Зом и конденсацией метил - н фенилтрмхлорснлапов, ма­рок К-10 н К-ЮА [12, 43].

(нонета полиметилфснилсилоксана (НМФС) Марка К-40

Температура плавления по Кремер - Сарнову п °С,

TOC o "1-3" h z ие минее. . ......................................... .

Кнс. шпцш число и лм КОН/г, не Стлее >

1'асгворнмос|Ь летучих при 150оС в %. не менее ''К

Содержание летучих прн 150°С в %, не (шлее. • > Продолжительность отверждении прн 200°С в мни 10— 120

Марка К-40А

Температура плавления по Кремер—Сарнову в СС .60—80

Содержание летучих в %, не более..................................................... I

Продолжительность отверждения при 200°С в мин. 5—30

В качестве газообразователей используют диазоами - побензол (ДАБ). Катализатором отверждения служит триэтаноламин (ТЭА).

При применении марки К-40А можно применять со­четание катализатора аминогуанидинбикарбоната (АГ) с газообразователем азоизобутиронитрилом (порофор ЧХЗ-57), а также порофор № 18 (динитрозопентамети - лентетрамин).

Полимеры ПМФС отверждаются с постепенным нара­станием вязкости, что позволяет получать пенопласты беспрессовым методом.

Рецептуры композиции и режимы вспенивания сле­дует выбирать таким образом, чтобы температура и ско­рость разложения газообразователя были согласованы со скоростью процесса отверждения и нарастанием вяз­кости полимера. К моменту окончания процесса вспени­вания должен образоваться гель, т. е. полимер должен перейти из стадии А в стадию Б. Отставание oopajoBa- ния геля приводит к крупноячеистой структуре или раз­рушению пены; преждевременное образование геля — к недовспениванию и получению более тяжелого пено­пласта.

Рецептуры кремнийорганического пенопласта (в вес. ч.) на основе ПМФ'С приведены ниже:

ПМФС марки К-40 . 100 ПМФС марки К-40Л. 100

Порофор ДАБ.... 2—3 Порофоз ЧХЗ. 1—5

ТЭА.............................. 0,05—1 АГ........................................ 0,3

Стекловолокно... 0,5 Стекловолокно ... 0,5

Примечание. Рубленое стекловолокно (в небольшом коли­честве) вводится для обеспечения однородной структуры некой ia - ста.

Пспопласт К-40 можно получать объемным весом от 100 кг/м* и выше в зависимости от содержания порофора ДАБ или ЧХЗ-57 в составе рецептуры: содержание поро­фора ЧХЗ-57 5% соответствует объемному весу 100 кг/м3; 3°/о — 200 кг/м3; 2% —300 кг/м3 и I % —500 кг/м*.

При введении в рецептуру пенопласта К-40 мине­ральных наполнителем его прочностные свойства сни­жаются. Лишь алюминиевая пудра несколько повышает прочность пенопласта при сжатии.

В случае применения ПМФС К-40 компоненты сме­шивают на вальцах при температуре около 100°С в тече­ние 10—12 мин. Полученный сплав после охлаждения дробят па частицы размером 1 10 мм. При использо­вании ПМФС К--10А компоненты можно смешивать в шаровых мельницах.

Готовую порошкообразную смесь загружают в огра­ничительные металлические формы, в которых проходит процесс вспенивания. Пенопласт образуется в две стадии:

Вспенивание массы при 100—150°С в течение 2—3 ч;

Отверждение массы при 200 -250°С в течение 24—48 ч.

Термообработку обычно ведут в термошкафах с элек­трообогревом и принудительной циркуляцией воздуха.

Получение пенопласта К-40 сопровождается усадоч­ными явлениями; линейные размеры изделия из пено­пласта оказываются па 2,5—3% меньше размеров огра­ничительной формы.

Кремнийорганические пенопласты можно получить также из водородсодсржащих кремнийорганических со­единений. При взаимодействии группы SiH с амнио - нли гидроксилсодержащими веществами выделяется во­дород, вспенивающий образующуюся полимерную систе­му (пенопласты марок ПК).

Основные свойства и области применения. Пенопласт К-40 способен в течение длительного времени сохранять свои геометрические размеры и вес при 200—250°С и кратковременно — при 300- 350°С. Отличаясь повышен­ной теплостойкостью, пенопласт К-40 в то же время об­ладает более низкой механической прочностью, чем пе­нопласты, изготовляемые на основе органических поли­меров.

Прочностные свойства пенопласта повышаются с увеличением объемного веса и снижаются с ростом тем­пературы (табл. ПГ>, ПП) | 12, -12].

ТАБЛИЦА 65 ПРОЧНОСТЬ ПЕНОПЛАСТА К-40 В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ

Объемный вес d кг/л1

Предел прочности прн сжатии в кгс/см1 температуре d С

При

20

200

250

.юо

200

8

3

2

1,5

300

18

7

4

3,7

400

32

12

9

6

ТАК J11MI Л 66. ПРОЧНОСТЬ ПЕНОПЛАСТА К-40 ОБЪЕМНЫМ BEC. C1V 230 ПРИ РАЗЛИЧНЫХ TFWПFРАТУPAX

Предел прочности в кгс/смг

Модуль упру­

Прн

Температура

Гости при

Удельная ударная

В С

Сдвиге в

Вязкость в

Кгс/см2

Кгс см, см*

Растяжении

Сдвн ГС

20

5,8

3,5

260

0,16

200

1,8

1,7

45

0, 1.с

250

1,2

0,9

20

0,14

Изменения прочностных свойств после длительного теплового старения при 200—250°С не наблюдается.

Пенопласт К-40 отличается хорошими теплофизнче- скнми свойствами, которые мало изменяются при повы­шении температуры до 200°С (табл. 67), но обладает

ТАБЛИЦА 67 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОПЛАСТ^ К-40 ОБЪЕМНЫМ ВЕСОМ 300 кг! V

Температура

Испытаний в С

Показатель

20

200

Коэффициент теплопроводности в

0,043

0,050

Ккал/м-ч-град. . . .

Коэффициент температуропроводности н

М2/ч

5,4- Ю-4

5,7-10-"1

Удельная теплоемкость в ккал/кг-град

0,27

0,31

Коэффициент линейного расширения в

122 10~6

1 /грш)

122 10

Высоким коэффициентом линейного расширения (в 2— 3 раза выше, чем у органических полимеров, в 5 раз вы­ше, чем у алюминия, и в 10 раз выше, чем у стали).

Водопоглощение пенопласта К-40 объемным весом 300 кг/м3 за 24 ч составляет 10%• Пенопласт не горит, но вызывает коррозию металлов.

Основные физико-механические свойства пенопла­стов марки ПК приведены в табл. 68 [37].

Кремнийорганические пенопласты применяются в строительстве пока еще в очень небольших количествах ввиду сравнительно высокой стоимости исходного сырья. Но они весьма перспективны в качестве тепло­изоляционного материала, способного работать длитель­ное время при температурах 200—250°С: при устройстве тепловой изоляции трубопроводов, сушилок, печен и т. д.

ТАБЛИЦА 68. ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕНОПЛАСТОВ ПК

Марка

Показатель

Пк-зз

ПК-5Т

Объемный вес в кг/м3 ....

330

340

Предел прочности при ежлтии при

25°С

В кгс/см2 после прогрева

18,6

При 250°С в течение 200 ч

19,5

» 400°С в течение 5 ч.

3,4

5,4

Влагопоглощение при 95%-иой

Относи-

0,1-

-0,3

Тельной влажности через 168 ч

В

% -

Линейная усадка после прогрева

В

%:

1,26

При 250°С в течение 48 ч

0,8

» 400°С в течение 5 ч

1,2

1,56

Огнестойкость

Негорюч

Зарубежный опыт. За рубежом пенопласты на основе кремнийорганических полимеров выпускаются в про­мышленном масштабе. В США выпускаются жесткие, по­лужесткие и мягкие крсмпийорганические пенопласты, обладающие высокой теплостойкостью (до 345°С), кото­рые получают при вспенивании при нормальной темпе­ратуре и небольшом давлении. Гехнолошя их получе­ния заключается в смешении - полимера с иенообразу - ющими добавками - в быстроходных мешалках в течение 15 мин и отверждения полученной пены в течение 24 ч. Низкая вязкость иены позволяет заполнять ею любые полости, а также использовать тля ее нанесения способ пульверизации. Пенопласты негорючи, имеют объемный вес 64—80 кг/м3, низкую теплопроводность. Но материал недостаточно влагостоек, так как до 60% общего коли честна пор составляют открытые поры [70].

Фирма «Dow Corning Corp.» выпускает три марки кремнийорганических пенопластов: R-7001, R-7002, R-7003, которые применяются для теплоизоляции, способ­ной работать при температуре 300—350°С. Пенопласт R-700I предлагается для вспенивания непосредственно в элементах конструкций. Эти пенопласты получаются из полимеров, имеющих отношение R : Si = 1-Н,5 и являю­щихся сополимерами метил - и фенилсилоксанов. В со­став композиции входят также газообразователи, катали­заторы и наполни гели. Композиция готовится в ви ie по­рошков, которые при 150 -170°С расплавляются и вспе­ниваются. При 150°С получаются пенопласты с более высоким объемным весом, а при 170°С — более легкие.

Для полного отверждения необходим длительный прогрев (до 80 ч) при температуре 250°С. Физико-меха- нические свойства этих пенопластов приведены в табл. 60 [42, 130, 282].

ТАБЛИЦА 09. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ

ПЕНОПЛАСТОВ

Марка

Объемный вес в кг/м'

Коэффициент теп­лопроводности в ккал/м-ч-град

Предел прочности при сжатии п кгс/см' при температуре в JC

25

260 (30 мин)

260 (200 ч)

R-7001 R-7002 R-7003

190 224 256

0,038 0,038 0,038

7 12 23

2,4 1,8

5,3

1,8 1,4 4,9

Пенопласты получают также из продуктов гидроли­за хлорсиланов и алкилсиланов, 'нагревая их при 200— 550°С в присутствии инертных газов. Эластичность мате­риалов зависит от состава и количества алкильных групп [129, 139].

Во Франции изготовляют жесткие и эластичные крем - нийорганические пенопласты [70, 101]. Для производст­ва жестких пенопластов композицию, состоящую из твердого термореактивного полимера и газообразовате­ля, плавят при 140°С, а затем в течение 4 ч повышают температуру до 150—180°С. При этом полимер вспени - ваетея и отверждается. Для стабилизации свойств пено­пласт еще 24—48 ч нагревают при 250°С в зависимости от размера заготовки. Для получения эластичных пено­пластов используют полидиалкилсилоксаны с молеку­лярным весом 400 000 — 500 000, которые содержат ме - тильные радикалы, небольшое число фенильных радика­лов и в некоторых случаях винильные труппы. Для по­вышения химической стойкости можно. вводить три - фторпропильные группы.

Для получения пенопластов приготовляют компози­цию, содержащую полимер, наполнитель, отвердитсль (перекись беизоила), газообразователь (N, /V'-диметил - N, /V'-дннитрозотсрефталамид); газообразователя берет­ся 1.5 7 вес. ч. иа 100 вес ч. полимера. Композицию расплавляют при 125°С в течение Ю 20 мин, после че­го вспенивают и отверждают при 250°С в течение 24 ч.

В Англии кремнийорганические пенопласты произво­дят из полимера, полученного из продуктов гидролиза 6,3 моля моиометнлснлоксана, 2,8 моля мопофснилсилок - сана и 0,9 моля днфенилсилоксана. В композицию вво­дится алюминиевый порошок (25 вес. ч.), который значи­тельно повышает прочностные показатели пенопласта при 260°С [с 1,2 (без порошка) до 6,8 кгс/см2]. Объем­ный вес пенопласта 230 кг/м3 [101]. Предлагается также получать пенопласты из смеси органосилоксанов, водородсодержащих кремнийорганических и гидроксил - содержащих органических соединений. Композиция вспе­нивается благодаря выделению водорода в присутствии катализаторов [100].

Имеется также сообщение о выпуске промышленно­го кремнийорганического пенопласта со следующими по­казателями: объемный вес 250 кг/м3-, предел прочности при сжатии 22—14,7 кгс/см2-, теплостойкость 370°С; ко­эффициент теплопроводности 0,037 ккал/м-ч-град, водо­поглощение 2,1 объем. %; негорюч [20].

Кремнийорганические пенопласты применяются за рубежом для теплоизоляции, способной работать дли­тельное время при повышенных температурах [20, 28].

ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Три самых популярных утеплителя для стен

Утепление — важный элемент строительства дома. Оно выполняется с помощью специальных материалов — утеплителей. Если правильно всё сделать, то зимой в комнатах будет гораздо теплее, а в знойные летние дни …

Универсальный утеплитель-экстрол 40

На сегодняшний день одним из эффективных методов утепления ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий, является использование уникального теплоизоляционного материала, название которому «Экстрол 40».

Технология утепления наружных стен

Каждый дом служит для нас барьером от проникновения внутрь дождя, снега, ветра, солнца. Внутри мы хотим быть защищены от любой непогоды. Комфорт и уют требуются для каждого из нас. Этого …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

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

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.