Пенопласт пу 101 характеристики

Обновлено: 28.04.2024

Пенополиуретаны в зависимости от вида применяемого сырья, рецептуры, способа получения, температурного режима отвержчеипя и других показателей могут обладать различными свойствами: эластичностью, теплостойкое гыо, прочностными показателями, горючестью п т. д.

Жесткие пенополиуретаны. В настоящее время выпускается значительное количество различных марок жестких пенополиуретанов, из которых наибольший интерес для строительства представляют ПУ-101, ППУ-3, ППУ-304Н, ППУ-305, ППУ-9Н и др.

Пенопласты ПУ-101 (СТУ 35-XII-674-64; ТУ П-90-61) представляют собой жесткие материалы с замкнутой структурой, от желтого до коричневого цвета. Они выпускаются трех марок: ПУ-101, ПУ-101А и ПУ-101Б. Их основные физико-механические свойства приведены в 45. Пенопласты устойчивы к бензину, керосину и органическим маслам; воздухо- и морозостойки, но обладают существенным недостатком — горючи. Частично горючесть можно снизить, введя в их состав трихлои- этнлфосфат. Пенопласты ПУ-101 применяются в качестве легких силовых и теплоизоляционных наполнителей панелей, плит покрытий, штучных и профилированных изделий теплоизоляционного и акустического назначения.

Пенопласты ППУ-3 выпускаются следующих марок: ППУ-3, получаемый заливкой в формы или конструкции в заводских условиях или на месте применения; ППУ- ЗС (самозатухающин) и ПГ1У-311, получаемый методом напыления.

Пенопласт ППУ-3 (ВТУ BH1I11CC 4-60) представляет собой жесткий мелкоячеистый материал с преобладанием закрытых ячеек, от белого до светло-коричневого цвета. Сопбшаюшпеси межчу собой (открытые) ячейки занимают обычно не более 3—5% всего объема. Основные физико-механические показатели ППУ-3 приведены в 46. Использование пенопласта допускается до 100— 120°С. Он используется для изготовления трехслойных конструкций в заводских условиях и на местс применения в качестве силового, тепло-п звукоизоляционного заполнителя, а также в виде изделии тепло- и звукоизоляционного назначения.

Пенопласт марки ППУ-ЗС (ТУ ВНИИСС 56—65; МРТУ 6-05-925-63) представляет собой материал с закрыто-ячеистой структурой, белого пли различных оттенков желтого цвета, выпускается в виде блоков размером 800± 15х600± 15Х 110± 15 мм, объемным весом около 50 кг/м3. При введении в рецептуру трихлорэтил- фосфата горючесть материала снижается, но вследствие пластифицирующих свойств трнхлорфосфата у пенопласта резко снижается верхний предел рабочих температур (до 60°С). Основные физнко-механические свойства пенопласта ППУ-ЗС приведены в 47.

Пенопласт марки ППУ-ЗН (ТУ ВНИИСС 67-66) предназначен для напыления на различные поверхности. По рецептуре он сходен с пенопластом ППУ-ЗС, но для улучшения смешения компонентов и предотвращения усадки пенопласта в него дополнительно вводят стабилизатор пены. По внешнему виду пенопласт представляет собой мелкоячеистую массу, от белого до желтого цвета, с бугристой поверхностью.

Пенопласты ППУ-ЗС п ППУ-ЗН при эксплуатации до 60°С не выделяют летучих или вредных веществ п относятся к самозатухающим материалам. После удаления источников огня допускается их самостоятельное горение в течение не более 15 сек. Благодаря мелкоячеистой структуре пенопласты ППУ-ЗС п ППУ-ЗП достаточно водостойки. Их водопоглощение является в основном поверхностным эффектом надрезанных ячеек и составляет не более 9% по объему. Гигроскопичность не превышает 4 вес. %, что свидетельствует о гидрофобной природе этого материала.

Пенопласт ППУ-ЗС применяется в качестве тепло- и звукоизоляционного материала, как и ПУ-101 Пенопласт ПГ1У-ЗН применяется для теплоизоляции фа гоипых, кривых и труднодоступных поверхностей, тля изоляции изотермических хранилищ сжиженных углеводородных газов, холодильных установок, трубопроводов, хранилищ с нагретой нефтью и нефтепродуктами, корабельных и железнодорожных контейнеров, морозильных помещений и т. д.

При испытании на горючесть методом калориметрии, по данным ВНИИПО МВД СССР, пенопласт ППУ- 304Н отнесен к группе трудновоспламепяемых [51]. Он не растворяется во многих органических растворителях (ацетон, бутилацетат, четыреххлористый углерод и др.), по слегка набухает; после длительного нахождения в воде несколько снижает прочностные показатели. Применяется для теплоизоляции фасонных, кривых и труднодоступных поверхностей (изоляции изотермических хранилищ, резервуаров с нагретыми нефтепродуктами, морозильных помещений и т. д.).

Пенопласты ППУ-305 (ТУ В-121-68) представляют собой жесткие вспененные материалы с закрытой мелкоячеистой структурой от светло-желтого до коричневого цвета. Их основные физико-механические показатели приведены в 49. Применяются в виде изделий тепло- и звукоизоляционного назначения, эксплуатируемых при температурах до 120°С.

Пенополиуретан марки ППУ-9П (ТУ В-79-67) представляет собой папылепный слой пенопласта от белого до темно-желтого цвета, с бугристой поверхностью. Области применения его те же, что и у пенопластов ППУ- ЗН, ППУ-304Н. Пенопласты марок ППУ-9Н и ППУ- 304Н при напылении выделяют значительно меньше токсичных веществ, чем при напылении ППУ-ЗН.

ППУ-Э-60-0,4 . Это газонаполненный легкий материал с преобладанием открытых ячеек. Поэтому правильнее его называть поропластом. Он выпускается в виде листов прямоугольной формы, гладких или профилированных, а также в виде полотна светло-желтого цвета. При введении в его состав красителей можно получать поропласты, окрашенные в различные цвета. При действии ультрафиолетовых лучей поропласт быстро желтеет, но пожелтение затрагивает только поверхностные слои и не сказывается на прочности и других физико-механических показателях материала. Размеры выпускаемых листов следующие: длина 2000 и 1000 мм\ ширина 1000, 850, 750 мм; толщина 3—10, 10—30, 30—50, 50—100, 100— 400 мм. Допуски по длине и ширине листа ±50 мм, по толщине от ±1 до ±5 мм (в соответствии с указанными выше толщинами).

Материал сохраняет эластичность в интервале от —15 до +100°С; малогигроскопичен, водостоек, стоек к действию бензина и смазочных масел. Если не менее 95% гидроксильных групп связаны изоцианатом (коэффициент пены не ниже 95), то такой поропласт тропико- стоек. Поропласт обладает ^хорошими акустическими свойствами ( 51), которые несколько зависят от толщины (см. 28) [34].

Поропласты ППУ-Э горят со значительным выделением тепла

(5800 ккал/кг) и дыма. Для снижения горючести в рецептуру вводят три- хлорэтилфосфат. Получаемый поропласт марки ППУ-ЭС (СТУ 35-XII- 593-63) имеет более низкую теплостойкость (до 60°С). Снижаются несколько также и прочностные показатели: предел прочности при растяжении — не менее 1 кгс/см2, относительное удлинение при разрыве — не менее 120%. Остальные показатели не изменяются.

Поропласт повышенной свариваемости, самозатухающий (ВТУ 35-XI1-753-64) способен свариваться с ПВХ-плепкон токами высокой частоты. Физико-механические свойства этого поропласта аналогичны ППУ-ЭТ.

Эластичные пенополиуретаны 'применяют в строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов для утепления полов, устройства герметизации стыков панелей и оконных рам; в качестве прокладочного и амортизационного материала, звукопоглощающих обивок; изготовления мягкой мебели и т. д.

Производство и применение пенополиуретанов за рубежом быстро расширяется: в США производство ППУ возросло с 35 ООО г в 1965 г. до 100 ООО т в 1970 г.; в ФРГ с 4000 до 18 000 г; во Франции с 1000 до 8000 т. В Японии производство ППУ только за один год (с 1961 по 1962 г.) возросло с 4500 до 6600 т [242, 280].

В зарубежной литературе отмечается, что ППУ наиболее перспективные пенопласты [287]. Пенополиуретанам за рубежом уделяется большое внимание: количество публикаций и патентов, посвященных сырью, рецептурам и их производству, значительно превосходит число публикаций и патентов, посвященных другим пенопластам, даже пенополистиролу.

Для производства ППУ за рубежом в качестве составляющей композиции применяют простые и сложные полиэфиры. В последнее время отчетливо проявляется тенденция к замене сложных полиэфиров простыми, получаемыми на основе гликолей [65]. Для получения самозатухающих ППУ применяют фосфор-, хлор- и бром- содержащие полиэфиры [169, 170, 174, 221, 227]. Наибольшее распространение получили десмофены (ФРГ1, дальтолаки (Англия), мультроны (США) и др. [24, 28, 50, 308].

В качестве изоцианатного сырья применяют чаще всего 2,4-толуилендиизоцианат и смеси на его основе, но в последние годы увеличивается производство полиизоциа- натов, которые обеспечивают улучшенную структуру, имеют меньшую токсичность и увеличивают самозатухание пенопластов [255]. Для получения самозатухаюших ППУ применяют фосфор-, хлор-, бром- и кремнин-содер- жащие полиизоцианаты [233, 254, 143, 273, 274]. Наибольшее распространение получили десмодуры (ФРГ), супракс (Англия), хайлен (США), накконейш (США) и др. [24, 50, 308, 28, 255]. В качестве катализаторов используют главны образом третичные амины, а также оловоорганические соединения [50, 301].

Применяемый в ФРГ, США и других странах непрерывный способ заключается в следующем ( 52). Полиэфир из резервуара 1 и диизоцианат из резервуара 2 при помощи насосов 3 и 4 поступают в смесительную камеру 5, куда из резервуара 6 подается насосом 7 активирующая смесь. Полиэфир подается со скоростью 4 л/мин, диизоцианат— 2 л]мин (9000 порций в 1 мин), активирующая смесь 0,4 л/мин (3000 порций в 1 мин).

Для получения пенопластов с предварительным смешением части компонентов применяют аппараты, работающие по следующему принципу. В одном резервуаре содержится смесь полиэфира и дипзоцианата, которая шестеренчатым насосом непрерывно подается в смесительную камеру. Туда же из второго резервуара инжекторным насосом подается активирующий раствор.

предлагается формовать изделия в вакууме в формах, расположенных на боковой поверхности вращающегося цилиндра [70]. Во Франции ППУ вспенивают при помощи пара, в состав пенопласта вводят волокнистые материалы [192]. В зарубежной литературе описано много способов получения армированных, облицованных пенополиуретанов и конструкций па их основе [24, 156, 166, 173, 194, 201,205, 232].

Интересна технология получения пенополиуретанов, которая включает предварительное вспенивание. В качестве газообразователей используют смесь двух галоген- содержащих углеводородов: одного с низкой температурой кипения, другого с более высокой (например, фре- оп-12 н фреон-11). Первичное вспенивание проходит при выходе реакционной смеси из смесительной головки в результате испарения первого газообразователя; объем смеси при этом увеличивается в 10—12 раз. При экзотермической реакции отверждения начинает испаряться второй газообразователь, что завершает процесс пенообразования [306].

Для снижения стоимости пенополиуретанов и улучшения их физико-механнческих свойств в пенопласты вводят наполнители: 5—40% талька с размером частиц менее 10 мк\ керамзит, суспензионный полистирол, который вспенивается за счет экзотермической реакции отверждения, волокнистые наполнители, красители [70, 152, 192, 199, 160].

За рубежом используют отходы, получаемые при производстве ППУ: в Норвегии применяются установки для непрерывной переработки отходов ППУ в блоки. Отходы измельчают, смешивают со смесыо динзоцианатов и полиэфиров и прессуют в блоки при нормальной или повышенной температуре. Установка состоит из измельчителя, смесительного барабана, пресса, термокамеры и четырех форм для блоков [276]. В Англии отходы смешивают с феноло-формальдегидиыми полимерами и при нагревании до 140°С в экструдере или в форме получаются листы или формованные блоки сшитого полимера [].

Основные физико-механические показатели некоторых марок пенополиуретанов производства различных - фирм и стран приведены в 51.

Пенополиуретаны за рубежом довольно широко применяются в строительстве [65, 70, 307]. Жесткие пенопласты применяются ал я II.II щпвленпя трехслойных панелей п и л in покрытия, н качестве силового, тепло- и звукоизоляционного материала, а также в виде штучных изделий. Их применяют для тепловой изоляции трубопроводов, резервуаров, хранилищ, холодильных камер, утепления кровель и междуэтажных перекрытий, для изготовления подоконных блоков, дверей, теплых полов, подвесных потолков. Методом напыления устраивают тепло- и звукоизоляцию на криволинейных, вертикальных и горизонтальных плоскостях, в труднодоступных местах и т. д. Эластичные пенополиуретаны применяются в качестве амортизационного, тепло- и звукоизоляционного материала для трехслойных конструкций, для утепления оконных рам, герметизации стыков и швов, устройства теплых полов, изготовления мягкой мебели и т. д.

Смотрите также:

Жесткие пенополиуретаны получают методом заливки (ППУ-331) или методом напыления (ППУ-308Н). Пенополиуретан ППУ-331 (ТУ 6-05-221-602-83).

Выпускаются пенополиуретаны жесткие (типа ПУ-101, ППУ-3), эластичные и полужесткие (ПУ-102В).
Пенополиуретан ППУ.

Достоинства ППУ изоляции. ППУ изоляция – это один из видов известного в народе пенопласта.
Пенополиуретан позволил избежать дополнительных затрат и получить гарантированный.

Пенополиуретан (ППУ). Пенополиуретан — это результат химической реакции, которая происходит при соединении полиэфира, воды, диизоцианида, эмульгаторов и катализаторов.

Пленки на основе полиэтилена . Полимерные материалы (герметики). Уплотнительные прокладки из пенополиуретана в виде лент (УЛП) .

В настоящее время пенополиуретаны (ППУ) занимают одно из первых мест среди полимерных теплоизоляционных материалов, что объясняется хорошими их физико-механическими и теплоизоляционными свойствами, стойкостью к атмосферным и агрессивным воздействиям , простотой технологии — возможностью изготовления на месте производства работ.

Пенополиуретаны получают беспрессовым методом в результате взаимодействия диизоцианатов с полиэфирами в присутствии катализаторов, воды, эмульгаторов и других добавок.

В качестве диизоцианатов для получения пенополиуретанов используют преимущественно толуилендиизоцианаты: 2,4-толуилендиизоцианат (продукт 102Т) и смеси 2,4- и 2,6-изомеров толуилендиизоцианатов с отношением 65:35 и 80:20.

Широко применяют для производства пенополиуретанов замещенные диизоцианаты, которые получают при взаимодействии 1 моля гликоля не менее чем с 2 молями 2,4-толуилендиизоцианата и выпускают в виде смесей ДУДЭГ и ДУДЭГ-2. Начали использовать полиизоцианаты, обладающие малой токсичностью.

В производстве пенополиуретанов обычно применяют простые и сложные полиэфиры с концевыми гидроксильными группами и малым кислотным числом (рН<5).|

При получении эластичных полиуретанов используют полиэфиры линейного или слаборазветвленного строения, а для жестких — разветвленные. Для получения самозатухающих пенополиуретанов в качестве полиэфирного сырья применяют фосполиолы — фосфорсодержащие олигомеры с содержанием фосфора не менее 10%.

Процесс образования пенополиуретанов протекает в присутствии катализаторов, благодаря которым появляется возможность согласовывать реакции образования полиуретана, его вспенивания и отверждения. Катализаторами могут служить различные вещества: третичные амины, щелочи, соли жирных и органических кислот, феноляты натрия, соединения олова и др. В промышленности применяют преимущественно третичные амины: триэтиламин, триэтаноламин, диметилбензиламин.

В случае получения пенополиуретанов в качестве эмульгаторов используют сульфожирные спирты и кислоты, неионогенные эмульгаторы, кремнийорганические жидкости и их смеси. В технике обычно применяют эмульгаторы ОП-7, ОП-10 и ВНИИЖ.

Кроме указанных выше компонентов в состав рецептуры для пенополиуретанов могут входить вода, газообразователи, регуляторы пористости, антипирены и красители. В качестве газообразователей обычно применяют фреоны 11 или 113. Для регулирования пористости применяют ализариновое, парафиновое или силиконовое масла.|

Из антипиренов применяют трехокись сурьмы, поливинилхлорид, трихлорэтилфосфат, винифос-β, β-дихлорэтиловый эфир винилфосфиновой кислоты.

Пенополиуретаны можно получать или одностадийным способом, когда все компоненты смешиваются одновременно, или форполимерным, если компоненты смешивают последовательно.

Протекающие при смешивании компонентов реакции можно разделить на следующие: получение форполимера (изоцианатполиэфиров), сшивка молекул форполимера в линейный полимер; вспенивание реакционной массы; образование сетчатой структуры вспененного полимера.

Процесс вспенивания и отверждения ППУ можно осуществлять непрерывным методом, методами заливки и напыления.

Получение пенополиуретанов непрерывным методом. Непрерывным методом изготовляют эластичные и жесткие пенополиуретаны. Рецептуры для их получения приведены в табл. 26.

Таблица 26. Рецептуры для получения ППУ (в объемных частях)

При введении в рецептуры трихлорфосфата получаются самозатухающие пенопласты.|

Технологический процесс получения пенополиуретанов (рис. 53) состоит из следующих основных операций: подготовки сырья; смешивания компонентов; вспенивания и формования блоков; термообработки; обрезки кромок и разрезки блока на плиты.

(рис. 53) Технологическая схема получения пенополиуретана: а — цех приготовления компонентов смеси; б — цех вспенивания и обработки пенополиуретана; 1 — емкость для толуилендиизоцианата; 2 — емкость для полиэфиров; 3 и 4 — промежуточные емкости для ТДИ и полиэфиров; 5 — дозаторы для добавок; 6 — смесители; 7 — насосы; 8, 9 и 10 — рабочие мерники; 11, 12 и 13 — дозирующие насосы; 14 — компрессор для сжатого воздуха; 15 — холодильник; 16 — очистной аппарат; 17 — ресивер; 18 — смесительная головка; 19 — сливной патрубок; 20 — пластинчатый транспортер; 21 — горизонтальный рольганг; 22 — туннельное охлаждение; 23 — приточно-вытяжная вентиляция; 24 — охлаждающий участок; 25 — агрегат для срезки пленки; 26 — станок для резки пластины; 27 — подъемники; 28 — платформа; 29 — камера вызревания; 30 — линия переработки на листы; 31 — станки для горизонтальной резки; 32 — транспортер

Компоненты рабочей смеси, поступая в смесительную головку, перемешиваются, и полученная смесь непрерывной струей вытекает из сливного патрубка в бесконечную бумажную ленту, движущуюся по наклонному пластинчатому транспортеру со скоростью 3—5 м/мин.|

Смеситель находится в каретке, совершающей возвратно-поступательное движение поперек движущейся формы. Благодаря этому реакционная смесь наливается в форму равномерно. В результате взаимодействия компонентов смеси выделяется СО₂ и масса начинает вспениваться. Реакция эта экзотермическая, вследствие чего температура внутри формирующегося блока повышается до 70°, что ускоряет процесс отверждения. Продолжительность операции вспенивания составляет 1,5—2 мин в зависимости от объемной массы пенополиуретана. Термообработка производится при температуре 90° в течение 12—16 мин.

Получение пенополиуретанов методом заливки и напыления. Получать пенополиуретаны методом заливки можно периодически или непрерывным способами. Напыление ведется непрерывным способом.

Технологические процессы заливки или напыления пенополиуретана состоят из следующих операций: подготовки форм или поверхностей для напыления; расчета и приготовления компонентов; смешивания компонентов; заливки или напыления реакционной смеси; отверждения пенопластов.

Для заливки и напыления ППУ применяют установки типов «ПУУН» и «Пена». Особенно распространена передвижная установка для напыления и заливки пенопластов типа «Пена-1», схема которой приведена на рис. 54.

(рис. 54) Схема установки типа «Пена-1»: 1 — емкость для изоцианата; 2 — емкость для полиэфира; 3 — контактный термометр; 4 — конические шестерни; 5 — люк для загрузки; 6 — электродвигатель; 7 — червячный редуктор; 8 — сменные шестерни; 9 — шестеренчатые насосы; 10 — влагомаслоотделитель; 11 — силикагелевая колонка; 12 — пистолет для напыления или заливки|

Установка предназначена для напыления и заливки жесткого пенополиуретана по двухкомпонентной системе. Для напыления в установке применяют пистолет с механическим или пневмосмешением, для заливки небольших объемов — пистолеты, а больших объемов — смесительную головку. Производительность ее составляет 0,3÷2,5 кг/мин.

Получение ППУ методом заливки. Методом заливки в настоящее время получают различные марки пенополиуретана по технологическим инструкциям.

Исходя из заданного объема изделия или формы, требуемой объемной массы, количества потерь и рецептуры, указанной в инструкции, приготовляют необходимое количество смесей двух видов: из изоцианата и полиэфира и всех остальных компонентов, входящих в рецептуру (активаторная смесь). Смеси приготовляют при нормальных или повышенных температурах (50—80°) путем тщательного перемешивания на механической мешалке, имеющей 800—1600 об/мин.

Ручную заливку применяют обычно в тех случаях, когда необходимо залить одну форму или изделие сложной конфигурации и небольшого объема. Смеси полиэфира с добавками и изоцианатов перемешивают обычно в механических рамных смесителях в течение 0,5—2,5 мин, а затем быстро выливают реакционную массу в форму или изделие. Вспенивание и отверждение пенопласта происходит в форме.

Формы больших объемов заполняют по частям с интервалом между заливками примерно в 1 мин. Для ускорения процесса отверждения и повышения теплостойкости смесь прогревают.|

Машинную заливку форм ведут непрерывным методом при помощи машин типа «ПУУН» или «Пена» со смесительной головкой.

Смешанную массу можно заливать в технологическое отверстие при закрытой форме или в открытую форму равномерным разливом. Время заливки контролируют секундомером.

Залитые массой формы выдерживают при температуре помещения или в термошкафу. Извлекают изделия из форм после охлаждения (в случае термостатирования). Готовые изделия пускают в эксплуатацию не ранее как через 40—48 ч после их извлечения из формы.

Получение пенополиуретанов методом напыления. Этим методом ППУ получают непрерывной технологией в машинах типа «ПУУН» или «Пена» с пистолетом-распылителем. Получаемые несколько различных марок пенополиуретанов отличаются видами применяемого изоцианатного и полиэфирного сырья. Как и в случае заливки, приготовляют две смеси: полиэфир с остальными компонентами и изоцианаты.

Напыление ППУ с установки производят два-три аппаратчика. Перед пуском установки все работающие надевают спецодежду, резиновые перчатки и защитные очки, а проводящий напыление аппаратчик — респиратор марки «Т». Операцию напыления ведут сверху вниз по горизонтали с вертикальным перемещением. Пистолет-распылитель держат на расстоянии 40—50 см от изолируемой поверхности. Максимальная толщина слоя, напыленного за один проход, составляет 8—10 мм. Повторные слои наносят сразу же после вспенивания предыдущего слоя.|

Свойства и область применения. Жесткие пенополиуретаны представляют собой материалы с замкнутой структурой от белого, желтого до коричневого цвета. Основные физико-механические свойства некоторых марок ППУ приведены в табл. 27.

Таблица 27. Основные физико-механические свойства жестких ППУ

Пенопласты типа ПУ-101 и ППУ-3 применяют в качестве легких силовых и теплоизоляционных заполнителей панелей, плит покрытий, штучных и профилированных изделий теплоизоляционного и акустического назначения, изготовляемых в заводских условиях и на месте применения методом заливки.

Пенопласты типа ППУ-ЗН и ППУ-304Н применяют для устройства теплоизоляции на фасонных, кривых и труднодоступных поверхностях путем напыления (хранилищ сжиженных газов, холодильных установок, трубопроводов, хранилищ с нагретой нефтью и нефтепродуктами, контейнеров, морозильных помещений и т. п.).

Эластичные пенополиуретаны (ППУ-Э) выпускают с объемной массой от 25 до 60 кг/м³ и размером ячеек от 0,4 до 3,2 мм. Эластичный пенополиуретан, представляющий собой газонаполненный легкий материал с преобладанием открытых ячеек, правильнее называть поропластом. |Его выпускают в виде листов прямоугольной формы гладких или профилированных, а также в виде полотна светло-желтого цвета. При введении в состав рецептуры красителей можно получать поропласты, окрашенные в различные цвета. Листы ППУ имеют длину 2000 и 1000 мм, ширину 1000, 850 и 750 мм, толщину от 3 до 400 мм.

Основные физико-механические свойства эластичного пенополиуретана следующие: предел прочности при растяжении — не менее 1,2 кГ/см²; относительное удлинение при разрыве — не менее 150%; эластичность по отскоку — не менее 15%; остаточная деформация — не более 10%; коэффициент теплопроводности — 0,03—0,035 ккал/м·ч·град; рабочая температура — 15+100°. Поропласт обладает хорошими акустическими свойствами.

Эластичные пенополиуретаны применяют в строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов: для утепления полов, устройства герметизации стыков панелей и оконных рам, в качестве прокладочного и амортизационного материала, звукопоглощающих обивок, изготовления мягкой мебели и т. д.

Методом заливки пенополиуретаны можно получать периодическим или непрерывным способом, методом напыления — непрерывным способом. Технологические процессы заливки или напыления пенополиуретана состоят из следующих операций: подготовка формы или поверхности для напыления; расчет и приготовление компонентов; смешение компонентов; залнвка или напыление реакционной смеси; отверждение пенопласта. Технологические операции подготовки формы или поверхности, расчет и приготовление компонентов при заливке и напылении имеют много общего. Кроме того, заливку н напыление ведут на однотипных машинах.

Подготовка формы для заливки или поверхности для напылении?.тпо ншемис шцелни и ш конструкции мо IV I бы II. IX »Г» I HI I СО Ml" 1 pllMl'l'K' HI формы' Обьем KOIICI рукцпй практически может быть не ограничен, однако толщина пенополиуретана при разовой заливке не должна превышать 100—120 мм при площади не более 0,5 м2 для пены объемным весом до 100 кг/м3 и 50— 70 мм толщины пены для больших объемных весов. Последующий слой пены заливается после двухчасовой выдержки.

При заполнении изделий (конструкций) с замкнутым контуром внутренние поверхности должны быть обезжирены, обработаны наждачной бумагой. Для предохранения форм от деформации и для выхода газа, образующегося при вспенивании, в верхней части конструкции должны быть предусмотрены технологические отверстия диаметром 5 мм и, если необходимо, заливочные отверстия диаметром 30—50 мм. В дальнейшем технологические и заливочные отверстия можно заделать шпаклевкой, резьбовой пробкой и т. п. Для предохранения заполняемых форм от деформаций (при вспенивании давлена достигает 2—3 кгс/см2) боковые поверхности форм усиливают временными или постоянными ребрами жесткости.

Для получения формованных изделий из пенополиуретана применяют разъемную форму с отполированными или хромированными внутренними поверхностями. Для предохранения от прилипания пенополиуретана внутренние поверхности форм покрывают бумагой, а формы сложной конфигурации смазывают следующими смазками: ПВСГ, СКТ, Ц-221 или Ц-22 [56, 57, 60].

Дап1пиы для шлпики и напылении ППУ. 1,ля м. ыи ки и напыления ППУ применяются установки типов ПУУН и «Пена», которые разработаны ВНИИСС. Наиболее широко распространена передвижная установка для напыления и заливки пенопластов «Пена-1» (рис. 50).

Рис. 50. Схема установки типа «Пена-1»

1 — емкость для нзоциаиата; 2 — емкость для полпэфира; 3—контактный термометр; 4— коннческне шестерни; 5 — люк для загрузки; 6 — электро - двпгатеть. 7 — червячный редуктор; 8 — сменные шестерни; 9— шестеренчатые насосы; 10 — влаго-маслоотделитель; 11 — силпкагелевая колонка;

12 — пистолет для напыления или залнвки

Установка предназначена для напыления и заливки жесткого пенополиуретана по двухкомпонентной системе. Объем каждой емкости для компонентов 30 л (Ураб —22 л). Радиус действия установки — до 15 м. Установка снабжена набором рукавов по 5 м. Установку обслуживают 2 человека. Предусмотрена возможность дистанционного управления электродвигателем привода напыляющего агрегата непосредственно с места напыления.

Работать на установке можно только при наличии вентиляции с кратностью обмена воздуха в зоне напыления 10—15 раз в 1 ч. Возможные соотношения между полиэфиром и изоцианатом составляют от 1 :2,6 до 1:0,38 и устанавливаются сменными шестернями напыляющего агрегата. Объемный вес напыляемого н заливаемого пенополиуретана 35 кг/мЛ и более толщина иа - пыляемого слоя—б—50 мм. Общая потребляемая мощность установки 6,35 кет. Полный вес установки при работе с радиусом действия 15 м — 475 кг, с радиусом действия 5 м — 359 кг.

Получение ППУ методом заливки. Пенополиуретаны методом залИвки можно получить периодическим

ТАБЛИЦА 42. РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТОВ ПУ-101 И ПУ-101А

Замещенный изоцианат ДГУ

(ручная заливка) и непрерывным (машинная заливка) способами. В обоих случаях форму или конструкции, подлежащие заполнению, готовят по описанному способу.

Методом заливки в настоящее время получают несколько различных марок пенополиуретана, из которых наибольший интерес для строительства представляют марки ПУ-101, ППУ-3 и ППУ-305 (рецептуры разработаны во ВНИИСС). В рецептурах этих марок используются различные виды сырья (табл. 42—44) [10, 56, 60].

ТАБЛИЦА 43 РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТА ППУ-3 (в веч. ч.)

Объемный вес в кг/м'

250—350 400—500 1

Изоцианат (ДУДЕГ или

Эмульгатор (ОП-7 или ОП-Ю) Катализатор (диметилбензил-

По расчету (Q) 1,5

0,3—0,8 1,3—1,8| 0,4—0,1 0,2—0,4

При ааменс нолпэфира-24 на полнэфпр-56 получается пенопласт с более высокой теплостойкостью (до 200V) н повышенной прочностью на сжатие.

При введении в состав рецептуры ППУ-З 42 вес. ч. трнхлорэтилфосфата получают самозатухающий пенопласт марки ППУ-ЗС.

ТАБЛИЦА II РЕЦЕПТУРА ПЕНОПЛАСТОВ ППУ-305 и ППУ-305А

Ofii. CMin. iil noc п кг/м3

.15—55 180—220 300 -350 35—55

Полиэфир ППК-800 Катализаторы:

Уксуснокислый натрий трнэтаноламнн. . . уксуснокислым калин

Эмульгатор (Si) . . . . Эмульгатор (ОП-7 или

ОП-Ю) . . . . . Фреон-113 . — . Полиизоцнанат — .

Количество изоцианатов с учетом требуемого избытка 10% к стехиометрии рассчитывают по следующим формулам:

Для пенопласта ППУ-З, в рецептуре которого используется ДУДЕГ или ДУДЕГ-2,

О = 271-0/оОН+ 512 (W + C)

Где Q —■ количество изоцианатов « вес. ч. на 100 вес. ч. полиэфира П-3; % ОН—количество гидроксильных групп в П-3 в % по паспорту; W — влажность полиэфира П-3 по паспорту в %; С — навеска воды в вес. ч. на требуемый объемный вес; % NCO — количество изоцнаиатных групп в продукте ДУДЕГ нлн ДУДЕГ-2 по паспорту;

Для пенопласта ППУ-305, в рецептуре которого нс - по.'п> »уетеи полни шцпаиат, 272

Q = в/ NCQ [% ОН + 2 (W + С) + 0,35К,. (43,а)

Где К — количество катализатора п пес ч

Перед заливкой, а также при использовании каждой новой партии исходных материалов необходимо проводить технологическую пробу на вспенивание. Для этого беру г 100 г полиэфира и в механической мешалке смешивают с необходимым количеством актина горной емс-
с» в течение 2—3 мин. Затем добавляют соответствующий диизоцианат в расчетном количестве, перемешивают 5—10 сек и выливают в форму из картонной бумаги. Определяют вспениваемость рецептуры, получаемый об - емный вес материала и усадку. Если смесь не вспенивается или оседает после вспенивания, то проводят повторное вспенивание. В случае недовлетворительного результата исходные продукты передаются на анализ для определения их соответствия требованиям ТУ.

Исходя из объема изделия или формы, требуемого объемного веса и количества потерь, рассчитывают необходимое количество пенополиуретана:

Где Р — требуемое количество композиции в кг; V—объем, подлежащий заполнению, в ж3; у0 — требуемый объемный вес „ кг/м1; k — коэффициент потерь композиции, учитывающий механические потери и выделившийся газ (~1,1).

Приняв сумму всех компонентов рецептуры за S. Y. можно рассчитать навеску каждого компонента

Где Р—требуемое количество пенополиуретана в кг; п — количество компонента в вес. ч. « рецептуре.

Из рассчитанных навесок компонентов рецептуры приготовляют две смеси: первую из изоцианата и замещенного изоцианата (если он имеется в рецептуре); вторую — из полиэфира и всех остальных компонентов, входящих в рецептуру. Смеси приготовляют при нормальной или повышенной (50—80°С) температуре тщательным перемешиванием в механической мешалке (800—1600 об! мин). Если в исходном сырье имеются осадки, то их растворяют путем нагревания и фичьтра - ции в теплом виде.

Ручную заливку применяют обычно в тех случаях, когда необходимо залить одну форму или изделие сложной конфигурации и небольшого объема. Для перемешивании смесей полиэфира с добавками и нзоцнаната - ми применяют обычно механические рамные мешалки с 800—1600 об/мин. Реакционную массу в течение 0,5— 2,5 мин перемешивают в металлических стаканах, а затем быстро выливают в форму или изделие. Вспенивается и огверждается пенопласт в форме При больших объемах форм н изделий заполнение ведут по частям с интервалом между заливками примерно I мин.

Бели пенопласт пс должен обладать повышенной теплостойкостью, его окончательное отверждение проводят при сравнительно низких температурах (20—60°С) в течение нескольких суток: для ППУ-305 при нормальной температуре для окончательного отверждения требуется не менее 5 суток; для ПУ-101 при 50—60°С — 4—G ч и т. д Для ускорения процесса отверждения и повышения "теплостойкости пенопласты прогревают: ПУ-101 — при температурах от 80 до 150°С в течение 4—6 ч; ППУ-305 — при 70°С в течение 4—8 ч, при 100 110°С в течение 2 ч; окончательное отверждение ПУ - 101 Т проводят по одному из следующих режимов: 100°С —20 ч, 150°С — 12 ч. 200°С - Л ч.

Машинную шливку ведут непрерывным методом при помощи машин тина 11YY1I пли Пена - со смесительной головкой. Перед пуском машины руководители работ и аппаратчики, обслуживающие машину, проверяют работу прпточно-вытяжпой вентиляции в помещении, оборудованном для заливки, исправность коммуникаций энергосистемы и контрольно-измерительных приборов, а также всех узлов машины при работе на холостом ходу. После проверки одну емкость заполняют смесыо полиэфира с добавками, а другую — пзоцпанатом После заполнения емкостей устанавливают производительность насоса на одной из линий (линии полиэфира или линии изоцианата), а затем согласно рецептуре подбором сменных шестерен устанавливают производительность на другой липни (в г! мин). Производительность насосов в отдельности и производительность по всей машине проверяются по секундомеру.

После установки и проверки производительности машины определяется время заливки в формы:

Где Р — количество пены, необходимое для полного заполнения изделия, в г; N — производительность. машины в г/мин.

Подготовленные к заливке формы устанавливают около машины, затем включают привод мешалки, смесительной головки и насосов Начальная порция массы, смешанной в течение 5—10 сек, сливается в любую промежуточную емкость, затем струю массы направляют з заполняемую форму. Смешанную массу можно заливать в технологическое отверстие при. ыкрытой форме пли в открытую форму равномерным разливом по всей форме

Время заливки контролируют секундомером Залитые формы выдерживают при температуре помещения или в термошкафу согласно технологической инструкции. Изделия или конструкции извлекают из ограничительной формы после охлаждения (в случае термоста - тирования). Готовые изделия направляют в эксплуатацию не ранее как через 40—48 ч после их извлечения и.) формы.

Получение ППУ методом напыления. Методом напыления ППУ получают непрерывным способом с использованием машин ПУУН или «Пена» с пистолетом-распылителем. Подготовку поверхности, на которую напыляется пенопласт, ведут по описанному способу.

Методом наиылеппя в настоящее время получают несколько различных марок пенополиуретанов; наибольший интерес для строительства представляют марки ППУ-ЗН и ППУ-304Н, которые получают на различных видах пзоцианатного сырья. Рецептуры этих марок разработаны во ВНИИСС и приведены ниже (в пес. ч.) [54, 57].

— легкие самовспенивающиеся материалы на основе изоцианатов и полиэфиров, характеризующиеся замкнуто-ячеистой (пенопласты) или открыто-пористой (поропласты) структурой. Кроме осн. компонентов, применяются и др. вещества, влияющие на процесс вспенивания и св-ва конечного продукта: активаторы (жирные и ароматич. амины, соли органич. к-т, щелочные феноляты и др.); эмульгаторы (сульфонаты жирных к-т, эфиры целлюлозы); газообразователи (вода, органич. к-ты); наполнители и красители. Процесс получения пенополиуретана состоит из 3 стадий: смешение компонентов; образование пеноматериала; его отверждение. Выпускаются пенополиуретаны жесткие (типа ПУ-101, ППУ-3), эластичные и полужесткие (ПУ-102В).

Осн. хар-ки эластичного пенополиуретана: цвет от белого до светло-желтого; объемный вес 0,03—0,07 г/см3; сопротивление (кг/см2) растяжению 0,09—1,2, раздиру 0,06— 0,8; напряжение сжатия при деформации на 50% 0,06—0,08 кг/см2; остаточная деформация не более 15%; коэфф. теплопроводности 0,03—0,035 ккал/м-час-°С; звукопоглощение при частотах 100— ЮОООгг* 10—90%; рабочая темп-ра до 100°; содержание ионов S04 не более 0,05%, хлор- иона не более 0,03%. Жесткие П. устойчивы к действию разбавленных к-т, щелочей, масел, бензина; не подвергаются грибковым заболеваниям. П. хорошо предохраняют аппаратуру от механических повреждений и атмосферных факторов. Основной недостаток пенополиуретанов — их горючесть — значительно снижается при введении спец. добавок. Разработан самозатухающий пенополиуретан.

Жесткие пенополиуретаны применяются в качестве легких силовых и радиотехнич. заполнителей слоистых конструкций и заливочных компаундов, а также для произ-ва изделий теплоизоляц. и радиотехнич. назначения, плавучих и непотопляемых средств; в изделиях, устойчивых к бензину, керосину и органич. маслам; эластичный — в качестве демпфирующего материала, для тепло- звукоизоляции, а также для изготовления теплой одежды, губки, игрушек и др.

Лит.: Моисеев А. А., Д урасоваТ. Ф., «ХП», 1958, № 7; Павлов В. В., Горячев М. С., Дурасова Т. Ф., в сб.: Пенопластмассы, М., 1960, с. 131; Кафенгауз А. П., Юдичева Е. И., там же, с. 117; Бородин М. Я. [и др.], Пенопластмассы, М., 1959 (Передовой научно-техн. и произв. опыт. Тема 19, № М-59- 18 3 \

Конструкция и устройство судов внутреннего плавания.

Пластмассы, применяемые в судостроении.

Пенопласты представляют собой застывшую вспененную синтетическую смолу. Для полимеризации некоторых смол необходима высокая температура, другие затвердевают при комнатной температуре.

Различают жесткие и гибкие пенопласты. Последние характеризуются чрезвычайно большой гибкостью. Им можно без излома придать любую форму. Вследствие низкого модуля упругости такие пенопласты в судостроении применяют пока только для изготовления небольших лодок многослойной конструкции. Жесткие пенопласты в судостроении получили большее распространение. Они применяются для изоляции помещений на металлических судах, а также в качестве прослойки в многослойных пластмассовых конструкциях.

Свойства жестких пенопластов, и в первую очередь прочность, зависят от их плотности. В таблице приведены некоторые физико-механические характеристики отечественных пенопластов.

Как видно из таблицы, все пенопласты обладают высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности примерно в 20 раз меньше, чем у кирпича). Звукоизоляционные качества жесткого пенопласта приведены в таблице.

Материал	Коэффициент звукопоглащения при частоте, гц
Материал	125	250	500	1000	2000	4000
Жесткий пенопласт с плотностью 42 - 45 кг/м 3	0,20	0,40	0,65	0,55	0,70	0,70

Все пенопласты обладают хорошими звукоизоляционными качествами, поэтому они широко применяются не только в судостроении, но и в смежных отраслях техники в качестве изоляционного материала.

В пластмассовом судостроении пенопласты используются в многослойных конструкциях в качестве прослойки между двумя слоями, стеклопластика. В этом случае пенопласт играет и роль изоляционного материала и роль связующей прослойки между слоями стеклопластика. В то же время стеклопластик защищает пенопласт от ударов, от попадания ;воды, а также придает поверхности необходимые декоративные качества.
При применении пенопласта в трехслойных конструкциях большое значение имеет прочность материала прослойки. В СССР в таких конструкциях применяются пенопласты марок ПС-1, ПСБ-С, полиуретановый пенопласт марки ПУ-101. Прочность пенопластов марок ПХВ и ПСБ недостаточна, чтобы их можно было использовать в качестве прослойки в трехслойных корпусных конструкциях.

Из всех видов пенопластов наиболее перспективными для судостроения являются полиуретанов ые, так как они могут затвердевать при комнатной температуре. Предел прочности при сжатии лучших полиуретановых пенопластов достигает 100 кг/см 2 .

Читайте также: