ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Классификация пенопластов

Ячеистые полимеры (пенопласты) представляют собой многофазные ма­териалы, состоящие из полимерной матрицы и подвижной фазы, чаще всего 4 газовой [1,2, 6,7,16,27].

Пенопласты можно получить из большинства существующих полиме­ров. В зависимости от вида полимера их подразделяют на:

- термопластичные - изготовленные из полимеров с линейной структурой (полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен и

Др-);

- термореактивные - изготовленные из полимеров с пространст­венной структурой (полиуретан, полимерные композиции из фенолофор - мальдегидных, эпоксидных и других смол) [1,2,16,27].

По структуре пеноматериалы разделяются на закрытопористые, когда газ в ячейке изолирован от газовой фазы соседних ячеек полимерными стенками и открытопористые (поропласты) - ячейки в макроструктуре являются взаимосвязанными. На практике же подобное разграничение оказывается весьма условным, что связано с особенностями технологического процесса [2,7,28,47].

Соотношение газовой и твёрдой фаз в пенопластах характеризуется по­казателем кажущейся плотности - р. Из номинальных значений этого показа­теля пенопласты подразделяют на:

- сверхлёгкие (р < 10 кг/м3);

- лёгкие (р = 10 - 500 кг/м3);

- облегчённые (кажущаяся плотность превышает 0,5 значения плотности исходного полимера);

- интегральные (структурные) - чётко выраженный градиент плот­ности, возрастающий от середины к поверхности образца;

- синтактные (наполненные), представляющие собой газонапол­ненные облегчённые компаунды, средняя плотность которых складывается из плотностей полимерного связующего и материала оболочки полого мик - ро - или макросферического наполнителя, а также из плотности газа, заклю­чённого внутри этой оболочки.

По степени жёсткости пенопласты делятся:

- эластичные (мягкие) - пенопласты с напряжением сжатия при 50 %-ной деформации менее 0,01 МПа;

- жёсткие - более 0,15 МПа;

- полужёсткие - пенопласты, занимающие промежуточное положе­ние [1,2,7].

Кроме того, пенопласты подразделяют по областям их применения на конструкционные и неконструкционные.

Всё сказанное выше о пенопластах относится и к пенополиуретану, рас­смотрению свойств и применению которого посвящена данная диссертация.

Полиуретаны - это наиболее ценные и широко производимые полимеры. Мировой выпуск их уже в 1970 г. превысил 1 миллион тонн, и продолжает увеличиваться до настоящего времени.

Пенополиуретаны (ППУ) в основном получают вспениванием полиуре­танов. Принцип получения ППУ основан на химической реакции между изо- цианатами, полиэфирами и водой в присутствии катализаторов, эмульгаторов и других добавок.

ППУ являются новыми материалами, разработанными сравнительно не­давно (жесткие - в 1945 - 1947 г., эластичные - в 1952 г.) [1,2].

Обладая рядом весьма ценных свойств, большой сырьевой базой и ши­рокими технологическими возможностями получения пенополиуретаны к на­стоящему времени успели завоевать особое место среди других пенопластов. Процесс получения ППУ состоит из следующих стадий [24]:

- получение изоцианатполиэфиров;

- сшивка изоцианатполиэфиров с помощью воды. В процессе воз­никновения мочевинных мостиков выделяется углекислый газ, который и вспенивает полиуретан в процессе его образования. Линейная сшивка моле­кул происходит в результате того, что свободная аминогруппа реагирует с соседней молекулой изоцианатполиэфира;

- получение сетчатой пространственной структуры ППУ в процессе реакции подвижного водорода мочевинных и уретановых групп, соседних с диизоцианатом молекул.

Основными компонентами ППУ, при взаимодействии которых создается его полимерная основа, являются полиэфиры и изоцианаты. Исходным ма­териалом для этих веществ являются нефтепродукты.

ППУ можно получать на основе простых или сложных полиэфиров, син­тезированных из двух основных органических кислот в смеси с многоатом­ными спиртами, диэтиленгликолем, глицерином и др.

Простые полиэфиры, используемые для получения ППУ, имеют конеч­ные гидроксильные группы молекулярной массой от 700 до 6000. Пенопла­сты, получаемые на их основе, обладают большой стойкостью к низким тем­пературам, но и большей трудоемкостью получения по сравнению с пенопла - стами на основе сложных полиэфиров[1,22,44].

В отечественной практике для получения ППУ используют различные полиэфиры.

Реакция взаимодействия изоцианата с полиэфиром, в результате которой образуется ППУ, при нормальной температуре протекает медленно. Для ус­корения процесса вспенивания применяют катализаторы. Катализировать ре­акцию могут многие соединения, имеющие различную каталитическую ак­тивность: щелочи, фенолят натрия, соли жирных и органических кислот и т. д. Но лучшим катализатором считают некоторые третичные амины (напри­мер, диметилбензиламин и метилморфолин), соли органических кислот, окислы металлов, оловоорганические соединения.

Вспенивающим агентом при получении ППУ обычно является углекис­лый газ, образующийся в результате реакции между изоцианатом, водой и карбоксильными группами полиэфира. Вспенивание могут вызвать также па­ры, специально вводимой в рецептуру низкокипящей жидкости (фреон-11, фреон-12).

Кроме перечисленных компонентов, в рецептуру ППУ вводят при необ­ходимости различные специальные добавки (красители, наполнители, пламе­гасители и др.), влияющие на те или иные свойства ППУ [25].