ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Влияние Уф-облучения на структуру и долговечность пенопо­лиуретанов

В процессе эксплуатации строительные изделия из пенополиуретана подвергаются воздействию солнечной радиации. В широкий диапазон сол­нечного света входит спектр лучей с длиной волны 400...20 нм, который но­сит название ультрафиолетового излучения (наиболее богатые энергией ко­роткие волны, которые способствуют распаду органических веществ). Часть поглощаемой телами энергии УФ-облучения превращается в тепло, другая идет на осуществление фотохимической реакции. Энергия фотонов ультра­фиолетового света очень высока, поэтому при их поглощении молекула ио­низируется и распадается на части, иногда этой энергии хватает для того, чтобы выбить электроны за пределы атома [18].

Анализ литературных данных показал, что процесс воздействия УФ-

Облучения на пенополиуретаны мало изучен с позиции сохранения их

Прочностных свойств. Нами исследовано поведение пенополиуретанов

Изолан 210-1 (р = 60 кг/м3) и Владипур™ ППУ-СП (р = 50 кг/м3) после

121

210-1 (р = 60 кг/м3) и Владипур™ ППУ-СП (р = 50 кг/м3) после воздействия УФ-облучения.

Установка для ультрафиолетового облучения показана на рисунке 2.9.

По мере воздействия УФ-облучения, через определенное время (75, 150, 300 часов), проводили механические испытания вдавливанием твердого ин­дентора в тело (пенерацией) на установке, показанной на рисунке 2.6а. Кон­струкция и размеры образцов описаны в пункте 2.1.3, порядок проведения испытаний - в пункте 2.2.3.

Графоаналитическим методом, описанным в пункте 2.4.2, из эксперимен­тальных зависимостей (рисунки 4.4 и 4.6), определяли величины констант для всех степеней облучения (таблица 4.6).

Вне зависимости от времени облучения, зависимости логарифма скоро­сти от обратной температуры, для обеих марок пенополиуретанов имеют ли­нейный вид и сходятся в одной точке (рисунки 4.5 и 4.7).

1

0.006

2 0.005

3 0.004 0.003 0.002 0 001

О

Ы

3 000

Как видно из таблицы 4.6 начальная кажущаяся скорость внедрения ин - дентра в поверхность материала Fm(TB) растет со временем облучения. Так для Изолан 210-1 она выросла больше чем на порядок, что, по-видимому, вызва­но фотохимическими реакциями в полимерной основе пенополиуретана.

Предельная температура разложения материала Тт1п) также снижается с увеличением временем облучения, так например после 300 часов воздействия для Изолан 210-1 и Владипур™ ППУ-СП она стала на 185 и 152 0 меньше, что говорит о снижении их термостойкости.

Для начальной энергии активации С/0(ТВ) с увеличением дозы облучения заметен некоторый рост, наблюдаемый до 150 часов ультрафиолетового воз­действия, однако для обоих материалов при продолжении облучения U^ снижается.

Поведение константы /(тВ) схоже с поведением константы Uo^y

Численное увеличение констант ЩТВ), дТВ) и одновременное уменьшение значения в) с временем облучения говорит о повышении жесткости поли­мера.

Также следует отметить, что общее изменение величин констант для трехкомпонентного мелкопористого Изолан 210-1 больше, чем у двухком-

TW

Понентного крупнопористого Владипур ППУ-СП, что говорит о большей стойкости последнего к деструкции вызываемой ультрафиолетовым облучением.

После 300 часов воздействия УФ-облучения на образцах пенополиуре­тана Владипур™ ППУ-СП проводили длительные испытания на разрушение (центральным поперечным изгибом) и деформирование (центральным сжати­ем).

Размеры образцов, установки и порядок проведения испытаний приве­дены в пунктах 2.1.3,2.2.1 и 2.2.2.

Экспериментальные данные обрабатывали в координатах lgx - ст (разру­шение) и lg0 - ст (деформирование), (рисунок 4.9а и 4.10а). Как видно из ри­сунков зависимости имеют линейный характер, образуют семейство вееро­образных прямых, сходящихся в одну точку и как отмечалось в параграфе 3.1, носят название так называемого «обратного пучка». Для определения коэффициентов характеризующих долговечность материала, эти зависимо­сти перестраивали в координаты логарифм времени от обратной температу­ры (рисунок 4.96 и 4.106). Величины коэффициентов до и после 300 часов облучения ультрафиолетом, определенны графоаналитическим способом по методике, описанной в пункте 2.4.1, и сведены в таблицу 4.7.

Из таблицы 4.7 видно, что облучение ультрафиолетом приводит к суще­ственному изменению величин коэффициентов характеризующих работо­способность пенополиуретана при разрушении и деформировании. Так при поперечном изгибе коэффициент U0 после 300 часов облучения увеличива­ется примерно в 2,5 раза, что говорит о том, что в химической структуре по­лимера-основы происходят процессы, приводящие к изменению ее вида (это визуально подтверждается изменением цвета ППУ).

Увеличение коэффициента у в 1,6 раза можно связать с изменением мак­роструктуры. Так на тяжах исследуемого ППУ после 300 часов УФ воздей­ствия заметны мелкие раковины, говорящие о поверхностном разрушении

Пенополиуре гана, что заметно на микрофотографиях (рисунок 4.8). Эти де­фекты изменяют ячеистую структуру пенопласта.

Величина Тт снижается на 20 меньше на два порядка становится z"m.

При деформировании сжатием мы также наблюдаем поиышение коэф­фициентов U*О, у и уменьшение Тт и в*ш.

На основании проведенных исследований и полученных нами констант и коэффициентов (таблица 4.6 и 4.7) можно сделать вывод, что воздействие ультрафиолетового излучения сильно снижает долговечность пенополиуре­танов.