ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Определение коэффициента линейного термического расширения пенополиуретана в комбинациях с раз­личными материалами

Как было описано выше, пенополиуретан в строительных изделиях не­редко подвергается различным внешним воздействиям, что отрицательно сказывается, на его работоспособности. Для наружной зашиты ППУ приме­няют различные материалы (металл, бумага, стеклоткань и т. п.), которые на­носятся на пенопласт при его производстве. В [7, 58, 64, 65, 89] отмечалось, что из-за различных значений коэффициентов линейного термического рас­ширения между покрытием и ППУ возникают напряжения, приводящие к разрушению изделия. Например подобные напряжения возникают в трех­слойных панелях. Однако, каких либо сведений, как подобные сочетания ма­териалов могут отразиться на величине коэффициента термического расши­рения, а так же характера поведения соединения нет.

На рисунке 4.176 представлены полученные дилатометрические кривые для комбинированных соединений исследуемых марок ППУ с различными защитными материалами, которые были нанесены на пенопласт при произ­водстве этих строительных изделий. Значения а^ для всех представленных соединений сведены в таблице 4.11.

Уменьшение аср (таблица 4.11) для комбинированных соединения объяс­няется, различным KJ1TP этих материалов, а также силами адгезии, между ППУ и покрытием, которые сдерживают тепловое расширение образцов.

Как видно из зависимостей (рисунок 4.176) дилатометрические кривые для ППУ с бумагой и стеклотканью также имеют перегиб (Тп - температура соответствующая этому перегибу), после которого коэффициент линейного термического расширения также резко возрастает. Наименьший коэффици­ент линейного термического расширения, который постоянен в ходе всего эксперимента, имеют соединения ППУ + сталь (образцы вырезались из трех­слойных панелей вместе с металлической обшивкой).

Следовательно, с позиции теплового расширения предпочтительнее применять соединения ППУ с бумагой и стеклотканью. В ходе эксплуатации соединения сталь + ППУ желательно не допускать нагрев материала свыше 80 °С.

Результаты исследований показали, что при тепловом расширении рас­смотренных соединений разрушения их не происходит.

Выводы

1. Самыми неблагоприятными агрессивными средами оказались концентррованная серная кислота и метилметакрилат. Выдержка в них в течение четырех суток привела к снижению прочности пенополиуретана более чем на 76% и увеличению относительной деформации в 5,9 и 3,4 раза соответственно.

2. В ходе длительных механических испытаний с позиции кинетиче­ской концепции получены коэффициенты, позволяющие прогнози­ровать долговечность ППУ, после воздействия жидких агрессивных сред.

3. При воздействии на ППУ климатических факторов определена по­правка перехода от лабораторных испытаний к натурным. С ее уче­том по уравнению (2.6) можно прогнозировать долговечность пено­полиуретана в реальных условиях эксплуатации.

4. На основании кратковременных механических испытаний установ­лено, что после циклических температурно-влажностных воздейст­вий, имитирующих шесть «условных лет» эксплуатации (140 циклов замораживания-оттаивания) не произошло снижения прочностных и деформационных характеристик пенополиуретана. Длительные ис­пытания при разрушении поперечным изгибом и деформировании центральным сжатием после 140 циклов замораживания-оттаивания, показали, что работоспособность материала осталась неизменной.

5. Длительные испытания при различных видах нагружения (попереч­ном изгибе, пенетрации, центральном сжатии) после облучения пе­нополиуретанов показали существенное снижение их работоспособ­ности. Установлено, что воздействие УФ-облучения на двухкомпо - нентные крупнопористые ППУ менее разрушительно, чем на трех - компонентные мелкопористые. Благодаря полученным в результате испытаний термофлуктуационным константам и коэффициентам можно прогнозировать долговечность ППУ после ультрафиолетово­го облучения.

. 6. Испытания длительной пенетрацией, после 300 часов выдержки об­разцов ППУ в термокамере при температуре 80 °С, показали измене­ние констант, отражающих механизм снижения их долговечности. После 5 часов аналогичных испытаний, но при температуре 140 °С, у исследованных материалов наблюдалось резкое падение долговечно­сти. Увеличение констант и0(ТВ), У(тв), Vm(TB) и снижение Тт(тВ), связано с термоокислительной деструкцией ППУ, что подтверждается визу­ально по изменению цвета образцов. Крупнопористый двухкомпо-

TW

Нентныи Владипур ППУ-СП оказался более стоек к высокотемпе­ратурной деструкции, чем трехкомпонентный мелкопористый Изо­лан 210-1.

7. Установлено, что прочность клеевого шва с различными строитель­ными материалами больше у пенополиуретана с защитным слоем бумаги, чем с естественной коркой полученной в процессе изготов­ления.

8. Показано, что после циклических температурно-влажностных воз­действий наибольшей прочностью обладает клеевое соединение ППУ (независимо от защитного покрытия) с ЦСП и листовой ста­лью, достаточной прочностью - соединение с фанерой и ДСП. Са­мым нестойким оказалось соединение с бетоном Б20.

9. Установлено, что величина коэффициента линейного термического расширения (ОсР) увеличивается с повышением кажущейся плотности пенополиуретана.

10. Уменьшение аф для комбинированных соединений, полученных вспениванием ППУ в процессе изготовления строительного изделия, объясняется разницей КЛТР для материалов соединения, а также си­лами адгезии, между ППУ и материалом конструкции, которые сдерживают тепловое расширение.

11. С позиции теплового расширения предпочтительнее применять ППУ с защитным покрытием бумагой или стеклотканью. В ходе экс­плуатации соединения сталь + ППУ желательно не допускать нагре­ва свыше 80 °С.