ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Пенопласты на основе поливннилхлорида

Поливинилхлорид представляет собой термопластичный поли­мер, который содержит до 56% связанного хлора, что обеспечива­ет его пониженную горючесть по сравнению с полистиролом. Это свойство сохраняется и у вспененного поливннилхлорида. Кроме того, в отличие от полистирола поливинилхлорид может пластифи­цироваться при помощи различных пластификаторов, что позволя­ет получать на его основе пенопласты различной упругости — от жестких до эластичных. Пенопласты на основе поливннилхлорида и его сополимеров можно получать как прессовым, так и беспрессо­вым методами.

В СССР на основе поливннилхлорида в промышленном масшта­бе прессовым методом производят жесткие пенопласты: ПХВ-1, ПХВ-2. ПХА и эластичные — ПХВ-Э, а беспрессовым методом — ПВ-1 (жесткий), вниипор жесткий и вннипор эластичный.

Поливинилхлорид имеет худшую по сравнению с полистиролом эластическую деформацию при повышенных температурах благода­ря полярности молекул, большим силам межмолекулярного сцепле­ния и высокой температуре размягчения, весьма близкой к темпера­туре разложения. Поэтому в состав композиций, особенно при полу­чении жестких пенопластов прессовым методом, необходимо вводить мономеры, повышающие текучесть поливннилхлорида в первой стадии прессования. Обычно для этого используют метилметакри­лат. Для получения пенопластов ИСПОЛЬЗУЮТ В ОСНОВНОМ ПО. ІІІНИ - иплхлорп'1 марок 1ІВХ-.П5, 1ІВХ-Л7, ПВХ-Л8 и ПВХ-Л9. отличаю­щиеся друг от друга величиной К (константой, характеризующей среднюю молекулярную массу полимера).

Молекулярная масса поливиннлхлорида оказывает существен­ное влияние на среднюю плотность получаемого пенопласта (из низкомолекулярных полимеров легче получить пенопласт с низки­ми значениями средней плотности). При снижении молекулярной массы снижаются силы межмолекулярного сцепления, благодаря чему молекулы полимера приобретают большую подвижность и оказывают меньшее сопротивление при вспенивании.

В качестве газообразователей обычно используют порофор ЧХЗ-57, углекислый аммоний и бикарбонат натрия.

Для получения эластичных пенопластов в качестве пластифика­торов применяют днбутилфталат и трнкрезилфосфат. Но из-за не­которых отрицательных свойств этих веществ (большой летучести, невысокой морозостойкости и токсичности) предпочтительнее при­менять диоктилфталат, особенно при получении пенопластов, при­меняющихся в жилищном строительстве.

Трнкрезилфосфат — сложный эфир ортофосфорної! кислоты и трикрезола; наличие в нем небольших количеств эфира окрезола делает его токсичным.

Днбутилфталат — прозрачная маслянистая жидкость со слабым специфическим запахом, обладает значительной летучестью.

Диоктилфталат—прозрачная жидкость со слабым специфиче­ским запахом, его химическая формула п—С6Н4— (СООС8Н17)2.

Получение пенопластов на основе поливиннлхлорида прессовым методом. Жесткие пенопласты марок ПВХ-1, ПВХ-2 и ПХА получа­ют по технологическим схемам и на оборудовании, описанном в начале данной главы. Отличительными особенностями этих марок пенопластов являются рецептура (составы) композиций и техноло­гические параметры переработки полимерных композиций в пено­пласты. В табл. 13.4 приведена рецептура для пенопластов ПВХ-1 и ПВХ-2; рецептура же ПХА аналогична рецептуре ПВХ-1, только вместо метилметакрилате применяют антраценовое масло (1 масс. ч. на 8 масс. ч. ПВХ).

Таблица 13 4. Рецептура ПВХ композиций

Содержание, масс. ч.

Компонент

ПВХ-2

1 :3 смешивают с частью поливннилхлорида. Затем все компоненты композиции загружают в шаровую мельницу в следующем порядке: углекислый аммоний, бикарбонат натрия; поливинилхлорид и смесь поливннилхлорида с раствором порофора ЧХЗ-57 в метилметакри­лате. Продолжительность обработки смеси в шаровой мельнице со­ставляет 20...24 ч при постоянном охлаждении водой. Полученную композицию просеивают и помещают в закрытые металлические емкости, в которых она хранится при тем­пературе не выше 35°С. Заготовки прес­суют при температуре 160...180°С и удель­ном давлении 15... 18 МПа.

В процессе прессования заготовок из композиций на основе поливннилхлорида происходят более сложные физико-хими­ческие процессы, чем при прессовании из полистирола. Кроме сплавления полимера в однородную массу и разложения газооб­разователя происходит полимеризация метилметакрилате и частичное отщепле­ние СН от поливннилхлорида с образова­нием двойных связей или пространствен­ного полимера. Поэтому правильное со­блюдение рецептуры и режимов прессова­ния имеет решающее значение для каче­ства получаемого продукта.

При получении пенопласта со средней плотностью менее 70 кг/м3 заготовки не­обходимо подвспенивать. Подвспенивание проводят перед концом выдержки постепенно в течение 3...4 мин. Величина подвспенивания зависит от требуемой средней плотностн пенопласта (рис. 13.6).

Окончательное вспенивание заготовок осуществляют в паровых камерах, как правило, в ограниченных формах, соответствующих по форме и размерам получаемым изделиям. Температура вспенивания составляет 98...105°С, а продолжительность — 60... 120 мин в зависи­мости от размеров заготовок.

Получение эластичных пенопластов марки ПВХ-Э осуществляют, применяя поливинилхлорид с более высокой молекулярной массой (К = 60...65). Рецептура композиции, масс, ч., такова: поливинил­хлорид— 100, порофор ЧХЗ-57—10... 15, дибутилфталат — 25...50, трикрезилфосфат — 25...50.

Компоненты смешивают в лопастном смесителе при нормальной температуре в течение 6...8 ч. Полученную пасту перед прессовани­ем выдерживают в емкостях при температуре 25...30°С в течение 2...3 сут.

Прессование заготовок производят по следующему режиму: дав­ление-- 18 МПа, температура прессования — 160... 170°С, время подъема температуры— 10...20 и выдержки — 25...35 мин.

Отпрессованную заготовку вспенивают в горячей воде при 80... 85°С в течение 60... 120 мин.

Получение пенопластов на основе поливиннлхлорида беспрессо­вым методом. Беспрессовым методом на основе поливиннлхлорида получают в промышленных масштабах пенопласт ПВ-1 путем вспе­нивания композиции газами, выделяющимися при разложении газо­образователей, и винипор жесткий и эластичный путем насыщения полнвинилхлорндной пасты газом под давлением с последующей желатинизацией.

Пенопласт ПВ-1 изготовляют на основе полившшлхлорпда и перхлорвинила с добавлением метилметакрилата. В качестве газо­образователя используют порофор ЧХЗ-57.

Процесс изготовления пенопласта состоит из следующих опера­ций: перемешивания всех твердых компонентов (полимеров и газо­образователя) в шаровых мельницах; получения из смеси при до­бавлений к ней метилметакрилата листов путем вальцевания; на­гревания листов до температуры 100... 110"С в ограничительных формах в среде глицерина или в камерах с электрообогревом; вспе­нивания заготовки в ограничительной перфорированной форме (кассете), размеры которой соответствуют размерам выпускаемых изделий. Вспенивание осуществляют при нагревании заготовки до 130...135°С в течение 90 мин. В процессе нагревания полимерная ос­нова композиции размягчается и вспенивается в результате разло­жения газообразователя. После охлаждения кассеты до температу­ры 25...30°С ее разнимают и извлекают готовое изделие.

Винипор изготовляют нз поливиннлхлорида и пластификаторов, которые берут в соотношении 1 : 1. В качестве пластификаторов применяют метилметакрилат и днбутилфталат. В зависимости от соотношения этих пластификаторов изменяется жесткость получа­емого материала. Жесткий винипор получают, вводя в композицию большее количество метилметакрилата, а эластичный — дибутнл - фталата. При примерно равном количестве этих веществ получают полужесткий материал. Для ускорения полимеризации метилмета­крилата в композицию вводят инициатор — порофор ЧХЗ-57.

Изделия из винипора изготовляют поточным методом. Все ком­поненты смешивают, получая пасту, которую при пониженной тем­пературе под давлением 2...2,5 МПа в специальном смесителе насы­щают диоксидом углерода. Пз смесителя наста поступает на кон­вейер, где в результате снижения давления вспенивается диоксидом углерода. На конвейере вспененная масса прогревается до 160... 175°С с помощью токов высокой частоты и конвекционного прогре­ва. После охлаждения полученный винипор разрезается на блоки нужных размеров.

Винипор характеризуется равномерной открыто-пористой струк­турой с размерами пор у жесткого материала от 100 до 500 мкм, у эластичного—-от 200 до 500 мкм.

С в о й с тв а и применение пенопластов па основе поливи и и л х л о р и д а.

Пенопласты ПВХ-1 выпускаются со средней плотностью 50... 130 кг/м3, а ПВХ— 130...220 кг/м3. Они характеризуются прочно­стью при изгибе соответственно 1,5...2,8 и 3,0...6,5 МПа, а при 10и/о-ном сжатии — 0,4...0,9 и 0,8...4,5 МПа. Теплопроводность этих материалов в зависимости от средней плотности находится в преде­лах 0,026...0,0052 Вт/(м-°С), рабочая температура — от —Ь0 до + 60°С. Материалы горючи, но при удалении источника пламени они затухают.

Пенопласт ПВХ-Э характеризуется пониженной прочностью (0,03...0,05 МПа при 10%-ном сжатии и 0,15...0,6 МПа при растяже­нии), его теплопроводность в зависимости от средней плотности колеблется в пределах 0,043...0,066 Вт/(м-°С), а рабочая температу­ра— от—10 (—30) до +40°С. При температуре 60°С этот пено­пласт характеризуется повышенной линейной усадкой (до 5%).

Жесткие пенопласты ПВХ-1 и ПВХ-2 хорошо обрабатываются на деревообрабатывающих станках и ручным столярным инструмен­том. Их применяют в качестве теплоизоляционных вкладышей в стеновых панелях, плитах покрытий, дверях перегородок. Эластич­ный материал ПВХ-Э используют в качестве герметика и для уст­ройства звукоизолирующих прокладок под полы.

Пенопласт ПВ-1 представляет собой материал с равномерной замкнуто-ячеистой структурой, его средняя плотность колеблется в пределах 50... 120 кг/м3. По остальным свойствам он аналогичен пенопласту ПВХ-1. Общим существенным недостатком всех этих пенопластов является низкий потолок термической устойчивости (40...60°С).

Винипор, характеризующийся сообщающейся пористостью (до 90%), наиболее широко применяют для устройства звукопоглоща­ющих и звукоизолирующих конструкций (звукопоглощающих об­лицовок, прокладок под полы, модификации линолеума и т. д.).