ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Влияние степени сжатия на физические константы, определяющие деформационную работоспособность Пенополиуретана

Основной характеристикой длительного сопротивления сжимающим нагрузкам пенопластов, как уже говорилось выше, является величина критической (необратимой) деформации. Согласно кинетической концепции деформирования [4, 5] время достижения этого события (деформационная долговечность в) описывается уравнением (2.9).

При длительном сжатии пенопластов происходит постепенное нарастание деформации и на кривых ползучести не заметен переход от упругого деформирования к пластическому (рисунок 1.6). Для установления этой области в работе проведено исследование поведения пенополиуретана при сжатии до разных уровней деформирования в диапазоне от 5 до 20 %.

Испытания на долговечность проводили по методике, описанной в пункте 2.2.2 в режиме заданного постоянного напряжения на установке, показанной на рисунке 2.6; размеры и форма образцов показаны на рисунке 2.1. Способы получения и обработки экспериментальных данных приведены в пункте 2.4.1.

Полученные зависимости в координатах Lg& - сг и Lg& - 10 /Т для каждого заданного уровня деформации (5, 10, 15 и 20 %) представлены на рисунке 3.5 -3.9. Из рисунков видно, что они имеют линейный характер и описываются уравнением (2.10).

Величины эмпирических коэффициентов входящих в уравнение (2.9) определяли по методике, описанной в пункте 2.4.1. Значения представлены в таблице 3.3.

Таблица 33 - Значения коэффициентов для различных марок ППУ при различных величинах деформации сжатия

Величина относительной деформации, %

Коэффициенты

От, С

Т

'Ш >

К

U0 КДж/моль

*

У,

КДж/(моль*МПа)

Изолан 210-1 кажущейся плотностью 60 кг/м3

5

10

244

-43

-1028

10

10'°

244

-35

-833

15

101и

244

-25

-741

20

10ш

240

-46

-858

Владипур1М ППУ-СП кажущейся плотностью 50 кг/м3

5

Ю8

245

-150

-1870

10

10я'5

227

-95

-1080

15

10^

222

-80

-1050

20

10"

212

-35

-566

Изолан 360 кажущейся плотностью 45 кг/м3

5

10 *

245

-55

-1250

10

10»

238

-35

-973

Изолан 200-а кажущейся плотностью 40 кг/м3

5

Ю0-5

235

-61

-924

10

10'

243

-48

-688

15

10'

243

-27

-464

20

10'

238

-42

-537

Изолан 105 кажущейся плотностью 30 кг/м3

5

10о,>

260

-250

-5570

10

Ю''3

250

-200

-2090

Как видно из таблицы 3.3 коэффициенты 9т при 5 %-ой деформации, для всех исследуемых марок ППУ, на пол порядка меньше, чем при больших величинах деформаций (10 %, 15 %, 20 %). Для мелкопористых трехкомпонентных ППУ (Изолан 210-1, Изолан 360, Изолан 200-а, Изолан 105) коэффициент 0т после 5 %-ого уровня деформирования не изменяется с ростом деформации. Это связано с механизмом деформирования мелкопористых пеноматериалов. При деформировании подобных пенопластов наблюдается смятие поперечного слоя сразу на несколько ячеек. В дальнейшем этот слой расширяется за счет смятия прилегающего слоя. Как было сказано выше 5 %-ый уровень деформации ППУ является упругой (обратимой), а повышение 9т при больших уровнях деформаций показывает, что в материале произошли необратимые процессы и изменился механизм деформирования.

Ту

У крупнопористого, двухкомпонентного Владипур ППУ-СП величина 9т растет с увеличением степени сжатия, что указывает на совершенно иной механизм деформирования, чем у мелкопористых пенопластов. Это подтверждается в работах И. Г. Романенкова и А. Г. Дементьева [7], согласно которым у крупнопористых пеноматериалов вначале происходит деформирование тяжей приблизительно на высоту одной ячейки. В дальнейшем происходит последовательное деформирование тяжей каждого соседнего прилегающего слоя, что приводит к определенной ориентации структуры и, соответственно, к постепенному увеличению коэффициента 9т.

Величина эмпирического коэффициента Т*т для всех видов исследуемых ППУ примерно одинакова, и не зависит от величины деформирования. Поведение коэффициента Т*т подобно поведению коэффициента Тт при разрушении пенополиуретана поперечным изгибом, и связано, с тем, что все материалы получены по технологии свободного вспенивания углекислым газом, схожими пенообразователями.

Поведение коэффициентов Uo* и у* также зависит от вида пенополиуретана. Так у мелкопористых пенопластов (Изолан 210-1, Изолан 360, Изолан 200-а, Изолан 105) увеличение этих коэффициентов происходит по мере роста величины деформирования, и лишь при достижении 20 % - ой деформации коэффициенты Uo* и у* уменьшаются (показано на примере Изолан 210-1 и Изолан 200-а). У крупнопористого Владипур™ ППУ-СП коэффициенты Uo* и у* уменьшаются с увеличением уровня деформирования. Закономерности изменения этих коэффициентов от уровня деформации для мелкопористых и крупнопористых видов ППУ, также связаны с различием механизма их деформирования. Следует также отметить рост коэффициента Uo* с повышением плотности материала. Например, для Изолан 210-1 при 5 % деформации U0* =-43 кДж/моль, что в 5,8 и в 1,4 раза больше чем для ППУ Изолан 105 и Изолан 200-а соответственно. Это, по- видимому, связано с рецептурой этих трехкомпонентных пенополиуретанов [6,7].

Анализируя полученные результаты можно сделать некоторые выводы о механизмах деформирования исследуемых ППУ. Так для мелкопористых ППУ поведение коэффициентов вт, Uo* и у* соответствует диаграмме «напряжение-деформация». В общем случае, как отмечалось [2, 6, 7], у легких ППУ на диаграмме сжатия, как правило, наблюдается 3 четко выраженных участка: крутой начальный участок; снижение напряжения, плато, либо небольшой рост напряжения на втором участке; третий участок сильного возрастания напряжения. Начальный участок отражает сжатие и изгиб тяжей и стенок ячеек пенопласта до достижения ими потерь устойчивости; на втором участке тяжи теряют устойчивость и разрушаются или изгибаются за счет вынужденноэластической деформации, что приводит к резкому снижению напряжения в первом случае и возникновению плато или некоторому росту напряжения во втором. На третьем участке происходит окончательное смятие разрушенных ячеек и постепенный переход к сжатию полимера. Как отмечалось в [7] переход к третьему

Участку обычно происходит после достижения 20 % деформации, что подтверждается нашими экспериментами.

Поведение коэффициентов вт , Uo* и у для крупнопористого

>rw

Владипур ППУ-СП так же соответствует диаграмме «напряжение - деформация», с той лишь разницей, что не наблюдается переход к третьему участку. Это связано с тем, что для данных видов ППУ достижение 20 %-ой деформации видимо мало для этого перехода.

По методике представленной в пункте 2.4.4 был рассчитан геометрический коэффициент (таблица 3.4), характеризующий особенности механического поведения ячеистой структуры при центральном сжатии. Коэффициенты Ксж и у* сведенные в таблицу 3.4 также подтверждают различие механизма деформирования мелкопористых и крупнопористых пеноматериалов.

Таблица 3.4 - Значения геометрического коэффициента Ксж и эмпирического коэффициента у при деформировании центральным сжатием

Вид ППУ

Геометрический коэффициент Ксж

У кДж/моль-МПа

Степень деформирования

5%

10%

15%

20%

Изолан 210-1

0,06

-1028

-833

-742

-859

Изолан 200-а

0,084

-924

-688

-464

-537

Владипур 1МППУ-СП

0,101

-1870

-1080

-1050

-556

По коэффициентам, приведенным в таблице 3.3, с помощью уравнения (2.9)-(2.11) можно прогнозировать предел вынужденной эластичности, теплостойкость и деформационную долговечность пенополиуретана при различных заданных величинах деформации.

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.