ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА ПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ

Прессовым методом в СССР изготовляют главным образом пенопласты марок ПС-1 и ПС-4, а также марок ПС-2, ПС-5, ПС-18, ПС-254, ПС-БСГ, ПМХС, ПДХС и др., которые находятся или в стадии лабораторной обра­ботки или выпускаются в небольших количествах [5, 41, 42].

Сырье. Пенопласты марки ПС изготовляются на ос­нове эмульсионного полистирола и различных газообра- зователей: пенопласт марки ПМХС изготовляют на ос­нове полимонохлорстирола, а марки ПДХС — на основе полидихлорстирола.

Для получения пенопластов марок ПС используют эмульсионный полистирол марки Б (ГОСТ 9440—64). 1.1 о получают путем эмульсионной полимеризации сгн - рола в виде тонкодисперсного порошка Он имеет моле­кулярный вес, в пределах 70 000—200 000 и должен удов­летворять требованиям ГОСТ 9440—64

Внешний внд.................................................................. порошок белого

Цвета

TOC o "1-3" h z Потеря веса при сушке %, не более 0,6

Относительная вязкость раствора полимера

В бензоле, не менее............................................................ 3—6

Теплостойкость по Мартеису в °С, не менее 80

Полимонохлорстнрол (ТУ МХП М-585-59) получают полимеризацией л-хлорстирола, а полидихлорстирол (ТУ МХП М-254-59) —полимеризацией дихлорстирола. Требования к их свойствам приведены в табл. 10.

Технология получения пенопластов марок ПС, ПМХС и ПДХС различается только видом применяемого сырья, рецептурами и технологическими параметрами получе­ния.

Пенопласт ПС-1 изготовляют из полистирола и порофора ЧХЗ-57 (соответственно 100 и 2—5 вес. ч).

Компоненты смешивают в шаровых мельницах емко­стью 1,5—4 м3 в течение 18—24 ч, после чего композицию просеивают на металлических ситах с размером отвер­стий от 2 до 0,25 мм. Прессование ведут на гидравличе­ских прессах Мощностью 1ЗД. '.'<)() щи 250 г (темперам

Pa прессования от 140 до 170°С; удельное давление со­ставляет 150—200 кгс/см2) Производственные режимы прессования композиции ПС-1 приведены в табл. 11.

Отпрессованные заготовки вспенивают в гидравличе­ских или формовочных камерах при 100—<105°С в среде насыщенного водяного пара. Конфигурация изделий пос­ле вспенивания зависит от профиля отпрессованных за­готовок (прямоугольные плиты, полусферы и т. д.).

Промышленность выпускает пенопласт ПС-1 главным образом в виде прямоугольных плит, которые легко под­даются обработке и склеиванию друг с другом, с метал­лами и другими материалами. Изделия из отпрессован­ных заготовок формуют методом направленного вспени­вания (или методом самоформования) Отпрессованную пластину накрывают крышкой с уплотнителем и закреп­ляют в ограничителе приспособления, внутренние разме­ры которого соответствуют размерам изделия. Формую­щее приспособление помещают в паровую камеру и по­вышают температуру в ней до 100°С. Создаваемое под крышкой давление ( 1,2 ат) вызывает деформацию за­готовки. Одновременно с (на­правленной деформацией за­готовки происходит ее вспени­вание. Получаемое изделие имеет конфигурацию ограни­чителя.

Плиточный пенопласт ПС-1 можмо получать с различным

Количество газаобразова- объемным весом (от 60 до Теля Dec. ч/Wo Вес чполимерЖкг'м ,и выше) в зависимо­сти от количества вводимого в исходную смесь газообразо­вателя (рис. 29). Пенопласт ПС-1 изготовляют в соответст­вии с СТУ 9-91-61 «Пенопласт плиточный марки ПС-1» в ви­де плит шириной 500 мм, дли­ной 1000— 1200 мм и толщиной 40—70 мм.

Пенопласт ПС-4 изготовляют на основе эмульси­онного полистирола и минеральных газообразователей: углекислого аммония NH4(C03)2 и бикарбоната натрия

NaHCO, пг

Содержание исходных компонентов пенопласта пи-ч следующее (ш. вес. ч.): полистирола 100, порофора Ч:М>/ I.!». VI лек целого аммонии Л. бикарбоната иат

Рия 2, этилового спирта 4. Этиловый спирт вводят для увеличеиия текучести композиции.

Технологическая схема производства пенопласта ПС-4 аналогична рассмотренной выше. Параметры произ­водственных режимов прессования приведены в табл. 11.

Отпрессованные заготовки вспенивают при 100—105°С в среде насыщенного водяного пара.

Пенопласт ПС-4 выпускают в виде прямоугольных плит размером до 1500X1500 мм, толщиной не менее 50 мм. Плиты пенопласта легко поддаются обработке и склеиваются друг с другом, с металлами и другими ма­териалами. В зависимости от количества газообразовате­ля можно получать пенопласт ПС-4 объемным весом от 30 до 80 кг/м3.

Пенопласт ПС-4 изготовляют в соответствии с СТУ 9-92-61 «Пенопласт плиточный марки ПС-4» и ТУ М-678-56 «Пенопласт термоизоляционный марки ПС-4».

Пенопласт ПС-2 изготовляют по следующей ре­цептуре (в вес. ч.): эмульсионный полистирол 100, поро фор ДАБ 5-7. Температура прессования исходной смеси 155—165°С; удельное давление 150 кгс/см"1. Отпрессован­ные заготовки. вспенивают в среде насыщенного водяно­го пара или воздуха при 110—130°С.

В зависимости от содержания газообразователя мож­но получить пенопласты с объемным весом от 100 кг/м3 И выше (рис. 29). Пенопласт можно выпускать в виде плит, легко поддающихся обработке и склеиванию друг с другом, с металлами и другими материалами, или дру­гой формы. Пенопласт ПС-2 окрашен в оранжевый цвет вследствие наличия окрашенных остатков продуктов раз­ложения газообразователя.

Пенопласт ПС-18 можно изготовить на основе эмульсионного полистирола (100 вес. ч.) и порофора 18 (5 вес. ч.). Температура прессования — 160—170°С при удельном давлении 150 кгс см2. Заготовки вспенивают в среде насыщенного водяного пара при 100—105°С.

Пенопласт ПС-18 можно выпускать в виде плит и формованных изделий. В зависимости от количества га­зообразователя объемный вес ПС-18 составляет 30 кг/м3 И выше (см. рис. 29). Структура материала мелкоячеи­стая и равномерная. ПС-18 обладает специфическим за­пахом, обусловленным продуктами разложения иорофо - p. i 18. который с течением времени исчезает Цвет мне лпя белый

Пенополистнрол ПС-254 изготовляют прессо­вым методом иа основе эмульсионного полистирола (100 вес. ч.) и порофора-254 (4—5 вес. ч.). Температура прессования—140—145°С при удельном давлении 150— 100 кгс/см2. Заготовки вспенивают в среде насыщенного пара при 98—100°С. Объемный вес в зависимости от со­держания газообразователя составляет 100 кг/м3 и вы­ше. Цвет изделия — белый с зеленоватым оттенком.

Пенопласты ПМХС и ПДХС получают прессо - оым методом на основе полимонохлорстирола и полиди - хлорстирола с применением в качестве газообразователя порофора ЧХЗ-57 (температура прессования 160—170°С при удельном давлении 150 кгс/см2). Заготовки вспени­вают в среде водяного пара при 98—100°С при наличии в композиции пластифицирующих добавок или в глице­рине при 130—140°С.

В рецептуру ПМХС для снижения горючести вводят небольшое добавочное количество антипиренов (напри­мер, т. рехокись сурьмы). Содержание хлора в полиди - хлорстироле вполне достаточно для получения негорю­чих пенопластов ПДХС и без антипиренов.

Техника безопасности. Производство пенополнстиро - ла прессовым способом связано с использованием зна­чительного количества порошкообразных горючих мате­риалов, огнеопасных жидкостей и химически нестойких соединений — порофоров [80].

Эмульсионный полистирол — легкогорючее вещество. Его температура воспламенения 400°С (легко воспламеняется от пламени спички). При горении пла­вится и растекается. Горит с выделением большого коли­чества тепла (7500 ккал/кг) и копоти; скорость выгора­ния от 30 до 48 кг/м2-ч.

Пыль полистирола в смеси с воздухом образует взры­воопасные концентрации. Нижний предел взрыва пыли в зависимости от ее дисперсности находится. в пределах 20—40 г/ж3. Температура самовоспламенения пыли 670°С.

Порофоры являются пожароопасными веществами. Наибольшую пожарную опасность из рассмотренных по­рофоров, применяемых для получения пенополистирола, представляет порофор ЧХЗ-57. При значительной массе он начинает разлагаться при 60°С с саморазогре - в. ишем, лакапчппающпмгн г. нипвпспллменеппем. При бы CI ром пагроиаини до 10()"С иачпиаен'я трынчатос раз

Ложение с обильным выделением газа. Влажным поро­фор разлагается быстрее, чем сухой.

Порофор ЧХЗ-57 легко загорается от искры, спички и других маломощных источников тепла. Горит энергич­но, ярким пламенем и при определенных условиях раз­лагается со взрывом. Разложение порофора не носит бризантного характера. Пыль порофора как в осевшем, так и во взвешенном состоянии очень опасна. Взвешен­ная пыль образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации от 5,2 г/м3 и выше. Температура самовос­пламенения пыли 990°С.

Пары и продукты разложения (в частности, тетра - метилсукционодинитрил) обладают высокой токсично­стью, вызывают повышенную возбудимость и удушье.

Минеральные газообразователи, в ча­стности углекислый аммоний, также обладают известной пожарной опасностью. Одним из продуктов разложения углекислого аммония является аммиак, который в замк­нутых объемах может образовывать с воздухом взрыво­опасные концентрации (нижний предел—15,5%, верх­ний— 28%). Температура самовоспламенения 650°С.

Этиловый спирт — легковоспламеняющаяся

Жидкость, горящая синеватым пламенем с выделением 7402 ккал/кг тепла (температура вспышки 13°С; само­воспламенения паров 404°С). Его пары образуют с воз­духом взрывоопасные смеси (нижний предел — 3,6%, верхний— 19%).

При подготовке компонентов для смешения основная пожарная и санитарная опасность заключается в засоре­нии помещения порошкообразными материалами и обра­зовании значительного количества пыли, которая очень чувствительна к источникам воспламенения. Поэтому при подготовке компонентов следует соблюдать следующие требования:

1) транспортировать и расфасовывать порофоры (в особенности порофор ЧХЗ-57) осторожно, не допуская ударов тары при ее скольжении; расфасовку вести в изо­лированных отсеках-шкафах с улавливанием пыли; поро­фор хранить на расстоянии не ближе 1 м от отопитель­ной арматуры;

2) разгрузку полистирола из мешков и бункеров изо­лировать или применять передвижные аспирационные аппараты;

3) .не допускать и помещении скопления неразгру­женных мешком и бочек, а также пустой тары.

При смешении компонентов в шаровых мелышцах не­обходимо соблюдать следующие требования:

1) оборудовать для улавливания пыли при загрузке и выгрузке композиции из шаровой мельницы мощный местный отсос;

2) постоянно контролировать температуру в шаровой мельнице;

3) заполнять мельницу негорючим газом;

4) заземлять корпус мельницы.

Просеивать композиции необходимо на виброситах, заключенных в кожух, перемещать композиции жела­тельно пневмотранспортом.

В результате неисправности или негерметичности прессформы при прессовании наружу может выходить значительное количество образующихся газов, паров жидкостей и продуктов разложения порофоров и поли­меров. Для уменьшения пожарной п санитарной опасно­сти при прессовании все дозировочные столы и прессы оборудуются системами аспирации. Необходимо следить за герметичностью прессформ. Прессы должны быть оборудованы автоматическими устройствами для точно­го поддержания технологических параметров.

Вспенивание заготовок в паровых камерах или вод ных ваннах не представляет пожарной опасности. Зат_ процесс механической обработки пенопласта пожароопа­сен.

Пенополистирол— легкогорючее вещество. Воспла­меняется даже от маломощных источников пламе­ни. Температура самовоспламенения около 400°С. Пла­мя сравнительно быстро распространяется по поверх­ности материала (~1—1,5 м/мин).

При резке пенопласта выделяется пыль, образуются отходы. Необходимо постоянно следить за исправностью режущего инструмента и системы аспирации, не допус­кать скопления пыли и отходов. По пожарной опасности производство пенополистирола относится к категории Б; по правилам устройства электроустановок — к классу В-И [80].

Свойства и области применения. Пенопласты марок ПС-1 и ПС-4 имеют равномерную замкнуто-ячеистую структуру. Все физико-механические свойства этих пено­пластов зависят от их объемного веса: с его повышени­ем увеличиваются прочностные покааателп, снижаются водопо! лощение, гигроскопичность, воздухо - и паронро-

97

Ницаемость и т. д. Основные физико-механические пока­затели пенопластов приведены в табл. 12 [12, 42].

Пенопласт ПС-4, полученный с применением мине­ральных газообразователей, является более жестким по сравнению с ПС-1 и отличается повышенной теплостой­костью: он сохраняет свои размеры до 80°С, в то вре­мя как пенопласт 11С-1 — до 70°С (рис. 30). Характе­ристики механических свойств пенопластов ПС-1 и ПС-4 в интервале темпера­тур от —60 до +60°С при­вечены в табл. 13.

Пенопласты ПС-1 и ПС-4 имск» 1 низкие коэффициен­ты звукопоглощения, и только при частотах 2000— 3000 гц их коэффициент зву­копоглощения достигает ве­личин 0,25—0,28 (см. табл. 9) [34]. Акустические свойсгпа ПС-1 и ПС-4 мож­но улучшить путем их сжа­тия. Это позволяет снизить динамический модуль упру­гости пенопластов и обеспечить требуемые звукоизоля­ционные качества для защиты от ударных и воздушных шумов [72].

Пенопласты ПС-1 и ПС-4 обладают достаточно хо­рошей бностойкостыо, морозостойкостью (коэффициент моро юстонкоеги после 2Г> циклоп ранен 0,85 0,87), iioi-
духостойкостью и водостойкостью. Эти пенопласты обла­дают незначительной паро - и воздухопроницаемостью, которые с увеличением объемного веса снижаются; они стойки в пресной и морской воде, в неконцентрированных и некоторых концентрированных (HCI, H2SO4, Н3Р04, СН3СООН и др.) кислотах, щелочах, спиртах, неарома­тических маслах и других веществах. Они нестойки в органических растворителях (бензол, дихлорэтан и др.), бензине, дизельном топливе, сложных эфирах, концент­рированной азотной кислоте.

Основные физико-механические свойства пенопла­стов других марок приведены в табл. 14 [5, 12, 42].

Перечисленные марки пенополистирола горючи, что является их существенным недостатком.

Пепопласты, полученные па основе полнмопохлорсги рола и полндилхлорстнрола, ие поддерживают горения, так как введение хлора в бензольное ядро стирола сни­жает горючесть полимера и на 20—30° повышает его теплостойкость.

Основные физико-механические свойства пенопла­стов ПМХС и ПДХС приведены в табл. 15 [5, 12, 42].

Пенополистирол, полученный прессовым методом, применяется в строительстве в качестве теплоизоляцион­ного и конструктивного материала для изготовления трехслойных стеновых панелей плит покрытий, перегоро­док, дверей и т. я. Пенополистирол применяют также для борьбы с пцмом н вибрацией; в конструкциях *n ia

Вающих» полов; теплоизоляции холодильников, крыш, вентиляционных коробов, трубопроводов и т. д.

Зарубежный опыт. За рубежом пенополистирол прес­совым методом производится в ряде стран (Англия, ФРГ, Япония, Франция, Голландия и т. д.). Его произ­водство, свойства и применение практически ничем не от­личаются от способа, применяемого в СССР [28].