СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПЕНОПЛАСТОВ

Поскольку пенопласты выделяются в громадную группу полимерных материалов, в которых наполнителем служит газовая среда, а свойст­ва пенополимеров в значительной мере определяются свойствами матричного материала и структурой, необходимо рассмотреть совре­менные представления по проблеме ячеистой структуры и свойств с тем, чтобы установить её наиболее значимые положения.

Пенополимеры отличает от других полимерных материалов не толь­ко способ получения, заключающийся обычно в реализации стадий обра­зования пены, её подъёма и фиксации ячеистой структуры, но и уни­кальная морфология (строение ячеек), определяемая энергетически­ми факторами и законами пространственной симметрии /8/. Кроме того, в зависимости от условий получения пены и степени газонапол­нения, свойства полимера-основы могут измениться вследствие ориента - ционных эффектов в стенках и тяжах ячеек. В связи с изложенным воп­рос о свойствах полимера-основы в пенопласте имеет принципиальное значение, так как от его решения зависит трактовка широкого круга явлений, происходящих при эксплуатации пеноматериалов. Ь0лее того, от этого зависит и выбор технологических режимов получения пенополимеров.

Структура полимеров является объектом исследования физиков, химиков, механиков уже в течение многих лет. л настоящему времени достигнуты значительные успехи при изучении структуры кристалли­зующихся и аморфных полимеров на надмолекулярном уровне Однако, применение этих результатов в модификации структурно-ме­ханических свойств пенопластов затруднено влиянием эффекта яче-

Истой структуры пенопластов с сильным односторонним растяжением основных элементов - тяжей, двусторонним - стенок ячеек и отсут­ствием ориентации в узлах ячеек, дренажем реакционной массы или раствора полимера в процессе образования ячеек пены, наличием по - верхностно-активных веществ.

Пористой структуре полимерных сорбентов, в частности, изучению особенностей законов её формирования и установлению механизма сорб­ции - посвящена обширная литература /20-21/, где объектом исследо­вания являются в основном микропористые материалы с размерами пор от Ю~б до 10е*3 мм.

Пенопласты же представляют собой полимерную конструкцию, па­раметрами которой являются геометрические размеры довольно круп­ных газоструктурных элементов с размерами ячеек до 5 мм, хотя в некоторых пенополимерах развита и микропористая структура.

Связь физико-механических характеристик с параметрами макро­структуры представляется весьма важной при решении проблемы раз­работки пеноматериалов с заранее заданными свойствами. С другой стороны, знание механизма и закономерностей превращения в материа» лах на уровне ячеистой структуры позволяет более рационально ре­шать вопросы их практического применения.

Без знания ячеистой структуры пенополимеров невозможно пони­мание специфики их старения, регулирования механических свойств, прогнозирования стабильности при эксплуатации. Пористая структу­ра пеноматериалов определяет также их физические характеристики: эффективную теплопроводность, теплостойкость, водопоглощение и т. д.

Вопросам синтеза исходных компонентов, физико-химическим осо­бенностям получения, инженерной оценке свойств и применению пено» пластов посвящено ряд монографий /2-4, 22-36/. Наиболее значи­тельным достижением в этом направлении следует считать выход в 1978-80 г. г. монографий Берлина А. А., Шутова Ф. А. "Пеноплимеры

На основе реакционноспособных олигомеров", "Химия и технология газонаполненных высокополимеров", "Упрочнённые газонаполненные пластмассы" /24-25, 35/. Однако, хотя именно специфика физико-ме­ханических свойств обеспечила бурный рост производства и потреб­ления пенополимеров, их структурным исследованиям не было уделено должного внимания. Поэтому мы считаем нужным проанализировать в литературном обзоре достигнутые результаты по изучению на уровне ячеистой структуры особенности физико-механических свойств этих материалов. В итоге этого обзора нами будут высказаны свои сооб­ражения по обсуждаемой проблеме структурно-механических свойств пенополимеров.

Следует отметить также следующее обстоятельство. Большинство работ по различным аспектам химии, технологии, производству пено­пластов и изучению их свойств относится к пенополиуретанам. Такое предпочтение естественно, поскольку доля ППУ в мировом производ­стве пенопластов достигает 50%, По этой же причине наибольшее вни­мание при рассмотрении обсуждаемой проблемы нами будет уделено пе­нополиуретанам.

Интересно, что вязкоупругие и другие свойства монолитного по­лимерного материала в определённой мере могут переноситься на пе - нополимер, в связи с чем применение феноменологических теорий вязко*» упругости оказывается эффективным и в случае полимерных пен. С другой стороны, ячеистая структура придает этим материалам особые свойства.

Исключительная сложность химических и физических процессов, участвующих в образовании пенополимера, сложная зависимость свойств материала от структуры, с одной стороны чрезвычайно затрудняет применение системного подхода к получению пенопластов с заданны®» ми структурно-механическими свойствами, а с другой стороны делает такой подход настоятельно необходимым. Поэтому остановимся, прежде всего, на особенностях ячеистого строения пенопластов.