ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Влияние колебаний температуры и влажности на долговечность пенополиуретана

В процессе эксплуатации строительные изделия из пенополиуретана ра­ботают в режиме постоянного изменения температур. Средние колебания температуры за сутки могут быть от 5 до 15 °С, и в течение года, для уме­ренного климата, находятся в пределах от «минус» 35 до «плюс» 35 °С [104].

Ниже исследовано влияние колебания температуры на долговечность

RpW

Пенополиуретанов Изолан 360 и Владипур ППУ-СП при разрушении попе­речным изгибом.

Испытания проводили в натурных условиях в режиме заданных посто­янных напряжений на установке показанной на рисунке 2.4. Размеры образ­цов для испытания и методика, приведены в пунктах 2.1.3 и 2.3.1. Экспери­ментальные данные в координатах lgi-a, имеют линейный характер и пред­ставлены на рисунке 4.2. Данная зависимость описывается уравнением (2.5), которая справедлива только при постоянных температурах (физический смысл констант этого уравнения, описан в пункте 2.4.1), поэтому для опреде­ления долговечности в режиме переменных температур была определена по­правка, смотри таблицу 4.3.

Таблица 43 - Значения теоретической и экспериментальной долговечности пенополиу­ретанов ВладипуршППУ-СП и Изолан 360

Напряжения, а, МПа

Средняя темпера­тура, Г, К

Долговечность с

Истинная долговеч­ность, т„ с

АТ= Тт-!-,, с

Поправка, АтСР, с

Владипу]

Р'мППУ-СП кажущейся плотностью 50 кг/м"*

0,06

275

| QJ. US

10и'"

10

102'19

0,055

270

Ю4-5У

101У

10^

0,05

275

Ю5'14

10j'b

Ю"»

0,045

275

10ад/

10ъ

0,03

275

10^

10"'J

10'^

Изолан 360 кажущейся плотностью 45 кг/м"*

0,07

275

101,м

10й

10W

10Ь09

0,065

275

10А44

0,06

275

10w

10^

0,057

275

10^

10»

10

0,055

270

10"'"

10А4/

0,05

270

10''"

10*

10^

Закономерности разрушения исследованных материалов в режиме за­данных постоянных температур и напряжений описываются уравнениями (2.6) - (2.8). Коэффициенты этих уравнения приведены в таблице 3.1. По этим уравнениям были вычислены значения теоретических долговечностей (тт) при заданных температурах и напряжениях. Величины эксперименталь­ных долговечностей (тэ) определяли из зависимостей, показанных на рисунке 4.2. Эмпирическая поправка перехода от лабораторных испытаний Атср, явля­ется средней величиной, разностей значений теоретических (тт) и экспери­ментальных долговечностей (хэ) рассчитанных формуле Дт= тт-хэ.

Полученные данные позволяют прогнозировать долговечность пенопо­лиуретанов при колебаниях температуры и влажности. Для этого по форму­лам (2.6) - (2.8) находится долговечность при заданном напряжении и сред­ней температуре, а затем из неё вычитается величина эмпирической поправ­ки.

Следует отметить, что величина поправки для мелкопористого Изолан 360 меньше на один порядок, чем для крупнопористого Владипур™ППУ-СП. Из этого можно сделать вывод: долговечность последнего более зависима от

Колебаний влажности и температуры, что, напрямую, связано с пористостью этих материалов.

Рисунок 4.2 - Зависимости напряжения при поперечным изгибе от логарифма времени (а); температуры (б) и влажности (в) от продолжительности испытания для пенополиуретанов Изолан 360 (1) и Владипур ™ ППУ-СП (2).

4.3 Влияние циклических температурно-влажностных воздействий на прочностные и деформационные характеристики пенополиуре­тана

Ранее отмечалось, что пенополиуретан, защищенный от непосредствен­ного воздействия климатических факторов, сохраняет свои механические и теплофизические свойства. Предварительное увлажнение с последующим замораживанием приводит к значительному понижению прочностных харак­теристик, т. е. полиуретановые пластмассы нестойки к непосредственному атмосферному воздействию [1,2, 6, 7].

Механические испытания проводили при центральном поперечном из­гибе и сжатии на установках, показанных на рисунках 2.4 и 2.6а при посто­янной температуре 290 К. Конструкция и размеры образцов описаны в пунк­те 2.1.3.

Ниже исследовано поведение пенополиуретана Изолан-210-1 кажущейся

Л

Плотности 60 кг/м (производство г. Воронеж) при циклическом воздействии замораживания-оттаивания предварительно увлажненного материала.

Кратковременные характеристики определяли при поперечном изгибе с постоянной скоростью нагружения до разрушения образца и при сжатии под действием постоянной нагрузки, фиксируя величину относительной дефор­мации образца за определенное время нагружения (через 0, 10, 40, 70, 90, 110, 140 циклов) (таблица 4.4). Из таблицы видно, что при циклических тем­пературно-влажностных воздействиях происходило резкое снижение проч­ности, как при изгибе, так и при деформации уже после 10 циклов испыта­ний. Это связано с частичным разрушением некоторых закрытых ячеек и вы­равниванием их внутреннего давления с атмосферным. После 40 циклов ис­пытаний наблюдается увеличение прочностных характеристик материала. Причем после 140 циклов прочность при изгибе становится примерно равна прочности до испытаний, а при сжатии относительная деформация уменьши­лась по сравнению с начальной. По-видимому, происходит постепенное уп­лотнение материала и появление дополнительных связей при продолжении процессов полимеризации.

Таблица 4.4 - Кратковременные прочностные характеристики пенополиуретана Изолан

210-1 в зависимости то числа циклов замораживания-оттаивания

Количество циклов

0

10

40

70

90

110

140

Поперечный изгиб {а, МПа)*

0,087

0,074

0,076

0,078

0,08

0,082

0,084

Сжатие (е,%)"

0,042

0,036

0,037

0,039

0,041

0,042

0,043

* - разрушающее напряжение при изгибе;

** - относительная деформация при сжатии (ст = 0.036 МПа; т = 600 с)

После 140 циклов воздействия проводили длительные испытания попе­речным изгибом и центральным сжатием с позиции кинетической концеп­ции прочности.

Процесс деформирования и разрушения при постоянной температуре описывается уравнением (2.5).

Экспериментальные данные обрабатывали в координатах lg(i)8- ст.

Коэффициенты уравнения (2.5) определены графоаналитическим спосо­бом по методике описанной в пункте 2.4.1 и сведены в таблицу 4.5.

Таблица 4.5 - Константы к уравнению (2.5)

Вид воздействия

Разрушение

Деформирование

А

А

А*

*

А

До испытаний

11.02

26.24

23.8

27.67

После испытаний

11.02

23.45

23.8

28.33

Полученные значения коэффициентов (таблица 4.5) позволяют прогнози­ровать долговечность пенополиуретана Изолан 210-1, с учетом реальных ус­ловий эксплуатации (после циклических воздействий замораживания- оттаивания).

О 0,02 0,04 0,06 0,08 а, МПа

Рисунок 43 - Зависимость времени до разрушения (г) - при поперечном изгибе (1) и достижения деформации 10 % (в) - при сжатии (2) от напряже­ния при постоянной температуре 290 К для пенополиуретана Изолан 210-1 кажущейся плотности 60 кг/м3 (производство г. Воронеж).

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Долговечность пенополиуретана

1. На основании термофлуктуационных представлений о разрушении и деформировании твердых тел уточнена методика прогнозирования долговечности пенополиуретана и разработаны технологические способы ее повышения при утеплении строительных конструкций. 2. Установлено, что пенополиуретан, …

Определение долговечности пенополиуретана в конструкциях утепления при помощи диаграмм

Для определения прочностной долговечности пенополиуретана при по­перечном изгибе и деформационной долговечности при сжатии можно ис­пользовать диаграммы зависимости времени до разрушения или критическо­го деформирования от температуры и напряжения. Для построения диаграмм …

Примеры определения долговечности пенополиуретана в конструкциях утепления

Дополнительное утепление с наружной стороны стены. В такой кон­струкции утеплитель практически не несёт механических нагрузок, но раз­рушение пенопласта возможно в контактных слоях между утеплителем, сте­ной и отделочным покрытием. При забивке …

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.