ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДНЫХ СМОЛ С АКТИВИРОВАННЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ НА ОСНОВЕ КАРБАМИДНЫХ СМОЛ С АКТИВИРОВАННЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

Хаддад Джурджос

Переход к рыночной экономике, развитие частного сектора в промышленном и сельскохозяйственном производстве, появление конкуренции формируют новые требования к строительным материалам. Очевидно, что в новых условиях хозяйствования, конкурентноспособными окажутся, в первую очередь, материалы, имеющие наименьшую стоимость при сохранении конструкционных качеств на уровне, гарантирующим надежную работу в нормативные сроки эксплуатации.

Дальнейшее совершенствование индустриального строительства связано с применением особо легких ограждающих конструкций, обеспечивающих снижение массы зданий и повышение их теплозащиты,

И, в большей мере, зависит от увеличения выпуска и расширения номенклатуры пенопластов.

Основной группой пенопластов в структуре мирового производства газонаполненных полимеров являются пенополиуретаны (ППУ). Их производство составляет 50% от общего объема пенопластов. Также в большом количестве выпускаются пенополистирол (32%) и пенофенопласты (18%).

Более широкое их применение в строительстве сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью сырьевых материалов. Факторы весьма важные, так как строительство - одна из самых материалоемких отраслей народного хозяйства. Кроме того, для большинства вспененных пластмасс, применяемых в строительных конструкциях, остро стоит проблема снижения их пожарной опасности. При воздействии высоких температур (до 673 К) и окислительной среды полимерная основа пенопластов активно разлагается с выделением летучих продуктов, способных поддерживать горение. Для пенопластов положение усугубляется наличием высокоразвитой поверхности, облегчающей доступ кислорода к полимеру. Все это, естественно, сужает область применения разработанных к

Настоящему времени промышленных марок пенопластов, побуждая исследованиям по их замене или модификации.

В этом отношении исключение составляют пенопласты на основе карбамидоформальдегидных смол, имеющие развитую сырьевую базу, независимую от запасов топливно-энергетических ресурсов. Однако, наряду с такими ценными свойствами, как дешевизна и доступность, хорошая смешиваемость с водой карбамидным смолам и композиционным материалам на их основе свойственны серьезные недостатки: большая усадка при твердении, хрупкость и низкая механическая прочность, исключающие возможность использования этих материалов (пенопластов) в качестве легкого конструкционного материала. В связи с этим проблема создания карбамидных пенопластов, сочетающих легкость с прочностью и жесткостью, приобретает чрезвычайную актуальность. Одним из путей их упрочнения является применение наполнителей.

Несмотря на большие возможности изменения свойств пенопластов с помощью наполнителя, доля наполненных пенопластов в общем объеме производства пенополимеров сегодня еще мала - около 5%. В данном случае к известным факторам, препятствующим созданию высокопроизводительных процессов и организации крупномасштабного производства наполненных полимеров, добавляются трудности, связанные со спецификой образования полимерных пен. При вспенивании и отверждении полимерная композиция, как правило, претерпевает сложные физико-химические превращения, и присутствие в дисперсной системе газ-жидкость третьей фазы - твердого наполнителя не может не сказаться на параметрах процесса вспенивания и отверждения, структуре и свойствах конечного продукта.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка пенопластов на основе карбамидоформальдегидных смол с активированными карбонатными наполнителями и изучение их физико - технических свойств.

Основными предположениями для успешного решения поставленной цели послужили предположения о том, что активный наполнитель с хемосорбционно связанной поверхностно-активными веществами (ПАВ) на поверхности способен взаимодействовать с карбамидной смолой с образованием усиленной связи на границе раздела полимер-наполнитель.

Для выполнения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

- изучение природы поверхностно-активных веществ (ПАВ), повышающих активность наполнителя и выяснение механизмаактивизации;

- выбор активатора для получения активированного наполнителя;

- исследование влияния количества ПАВ и дисперсности наполнителя на процесс вспенивания и отверждения карбамидных пенопластов;

- разработка оптимальных составов карбамидных пенопластов с активированным барханным песком;

Исследование технологических физико-механических деформативных и теплофизических свойств карбамидных пенопластов с активированными наполнителями;

- опытно-промышленное внедрение разработанных карбамидных пенопластов и оценка их технико-экономической эффективности.

Научная новизна заключается в научно-теоретическом и экспериментальном обосновании и разработке состава и способа получения низконаполненных карбамидных пенопластов на основе карбамидоформапьдегидной смолы и активированного мелкодисперсного барханного песка, в том числе:

- предложены добавки - катионоактивные ПАВ наоснове четвертичных аммониевых оснований, активизирующие поверхность наполнителя:

- найдена зависимость физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств пенопластов от вида и количества активаторов и дисперсности наполнителя;

- установлена закономерность структурообразования карбамидных пеноп ластов;

- обоснованы методом математического планирования и подтверждены экспериментально-оптимальные составы разработанных карбамидных пеноп ластов;

- установлено влияние начальных условий хранения на прочностные и деформативные свойства наполненных карбамидных пенопластов.

Практическое значение работы заключается в разработке составов карбамидоформальдегидных пенопластов с активированными наполнителями, удовлетворяющих техническим требованиям на пенопласты для строительных конструкций. Предложена рациональная технология их изготовления, а также разработаны методические рекомендации по изготовлению и применению карбамидных пенопластов с активированными наполнителями.

Результаты исследований нашли практическое отражение при проектировании и строительстве цеха в А. О. «Мантра» по производству теплоизоляционных пенопластов на основе карбамидных смол производительностью 100 тыс. м3 в год. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Научные основы производства полимерных материалов» Караганда, 1993 г. Образцы карбамидных пенопластов с активированными наполнителями экспонировались на 1-й Казахстанской Международной выставке «Строительство и проектирование» Каг В1ПиЭ'94.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 85 наименований, изложена на 100 страницах машинописного текста с 23 рисунками, 16 таблицами и 2 приложениями.

Работа выполнена на кафедре «Технология строительных материалов, изделий и конструкция» Казахской государственной архитектурно - строительной академии.