СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАННЫХ ПЕНОПЛАСТОВ

Образование полимерных пен определяется возможностью протека­ния фазового перехода при превращении гомогенной, либо квазигомо- генной среды в двухфазную гетерогенную дисперсную систему "газ - жидкость (раствор или расплав полимера) "Д, 24/.

Кинетика пенообразования определяется скоростью образования зародышей газовой фазы и её дальнейшим ростом. Скорость образова­ния зародышей уменьшается во времени как за счёт изменения термо­динамических и кинетических параметров процесса, так и за счёт изменения вязкоупругих свойств полимерной фазы. Наличие в компози­ции веществ, облегчающих выделение растворённых газов в виде от­дельной фазы, приводит к образованию мелкоячеистой структуры пено - полимера /24/. При изменении природы и концентрации таких добавок получают пеноматериалы различной структуры.

Для повышения агрегативной устойчивости и гомогенности ячеис­тых структур при их образовании в состав вспениваемых композиций вводят обычно поверхностно-активные вещества. Специфика выбора по­верхностно-активного вещества для полимерных пен состоит в том, что помимо пенообразующей и пеностабилизирующей эффективности учиты­вается его влияние на процессы газовыделения из газообразователей, на вязкость и кинетику отверждения вспениваемой композиции, на вза­имодействие и совместимость его с пластификаторами и другими до­бавками композиции. Последующая фиксация полученной макрострукту­ры достигается повышением вязкости жидкой матрицы вплоть до поте­ри текучести, то-есть превращения жидкой матрицы в жесткий или эластичный полимер.

Химия и технология получения пенопластов описаны подробно в ряде монографий /22-36/, поэтому ниже на основе этих работ приво­дится лишь их краткое рассмотрение.

Для изготовления пенополивинилхлоркда (ППВХ) используются поч­ти все известные методы получения пенопластов - как прессовые, так

К экструзионкые. Основным исходным материалом служит поливинил - хлорид преимущественно линейного строения. Принцип получения ППВХ из расплавов заключается в переводе полимера в текучее или высо­коэластическое- состояние - в момент максимального выделения газа с последующей фиксацией образовавшейся ячеистой структуры /25/.

ППВХ по объёму производства находится на третьем месте после ППУ и, пенополистирола (ППС) /168/.

Основой для получения отечественных марок пенополизтилена (ППЭ) служит гранулированный полиэтилен. Гранулы имеют размер З...бмм, В некоторых случаях используются для получения пеноплас­тов сополимеры этилена с винилацетатом, с ненасыщенными карбоно - выми кислотами (например, акриловой), с пропиленом. Получение пе** нополиолефинов методом экструзии состоит в том, что в экструдере происходит уплотнение, нагрев и раплавление полимера, полное раз­ложение газообразователя, насыщение расплава полимера газом и формование гомогенного расплава в головке. По выходе из головки композиция вспенивается и полученный пенопласт охлаждается. Из­готовление ППЭ методом свободного вспенивания заключается в фор­мовании заготовок материала под высоким давлением и их последую­щем свободном расширении после уменьшения или сброса давления /25/.

ППУ получают методом ступенчатой полимеризации полиизоциана - тов (обычно бифункциональных) и полиоксисоединений (имеющих не ме­нее двух гидроксильных групп в молекуле) при дополнительном вве­дении в реакционную систему воды, ПАВ, катализатора и других до­бавок, Взаимодействие ди - или полиизоцианатов с многоатомными спиртами приводит к образованию полиуретанов.

Наибольшее применение в промышленности нашли толуилендиизоци - анат (ТДИ), чаще всего в виде смеси 2,4- и 2,6 - изомеров и поли - метиленполифенилкзоцианата, который обычно называют полиизоциа - натом (ПИЦ) /26, 34/.

Использование ПИЦ преобладает благодаря его более низкой ле­тучести по сравнению с ТДИ. Кроме того, в промышленности применя­ют дифенилметан - 4,4 - диизоцианат (ЩИ), который является главной составной частью ПИЦ, и алифатический диизоцианат - гексаметилен - диизоцианат ГЩИ /34/.

В качестве гидроксилсодержащего компонента для получения ППУ используют олигомеры пропиленоксида, сложные олигоэфиры, а также короткоцепные многоатомные спирты, например, бутандиол -1,4 или триметилолпропан.

Взаимодействие изоцианатов с водой приводит к образованию мочевинных групп в макромолекулах с выделением углекислого газа. Выделяющийся углекислый газ вспенивает композицию. Иногда исполь­зуют также методы вспенивания, основанные на введении инертных вспенивателей, например, фреонов. При избытке изоцианата в полиуре­тане образуются также биуретовые и аляофанатные группы /26/,

Для получения эластичных ППУ используется мало разветвлённый полиэфир, для жестких - более разветвлённый. Однако химические основы получения материалов в обоих случаях одинаковые. При этом средний молекулярный вес каждого звена составляет для жестких ППУ 450-700, для полужестких 700-2500, для эластичных материалов 2500- 25 ООО.

Получение полиизоциануратных пенопластов (ПЦУ) основано на использовании реакции тримеризации: за счёт циклизации с образо­ванием изоциануратных циклов /34/, Поскольку чисто изоциануратный пенопласт слишком хрупок, для улучшения физико-механических ха­рактеристик ПЦУ в композицию вводят полиолы, которые связывают­ся в полимере через уретановые группы.

Нами выполнены исследования пенопластов стандартных рецептур, полученных преимущественно на промышленных технологических лини­ях Рошальского химкомбината, Киевского завода химикатов,, Нели­довского завода пластмасс, Владимирского химического завода, а также в условиях экспериментального завода и технологических ла­бораториях Всесоюзного научно-исследовательского института синте­тических смол.

В качестве основных рецептур пенопластов в работе использова­ны: жесткие пенополиуретаны, получаемые методом заливки в форму (ППУ-331, ППУ-317, ППУ-319, ШТУ-305А, ППУ-309, ППУ-3, ППУ-ЗС), либо методом напыления (ППУ-ЗН, ППУ-17Н, ППУ-308Н), эластичные пенополиуретаны блочные (ППУ-75, ППУ-Э-35-0,8, ППУ-ЭМ-I, ШУ-Э0-130) и формованные (ППУ-201-I, Г1ПУ-208-1), пенополиизоцианураты (ПЦУ-1, Изолан-5, Изолан-9М), пенополикарбодиимид (ПВД-I), пенополиэтилен (Вилатерм), пенополиэпоксиды (ПЗ-6, ПЭ-9), пенофенопласты (ФРП-1, Виларес-5), пенополистирол (ПСБ), пенополивинилхлорид (Винипор).