Получение пенополистирола
Ведущее место среди полимеров, на основе которых получают пенопластмассы, занимает полистирол. Линейная структура молекул полистирола, его способность к большим высокоэластическим деформациям и высокие механические свойства позволяют получать на его основе пенопласты в широком интервале объемных весов.
Пенополистирол может быть получен различными методами. Наиболее прочные пенопласты получают по прессовому методу
, основанному на применении порошкообразного полимера и твердых газообразователей. Процесс образования пеноматериала происходит в три операции:- приготовление в шаровых мельницах порошкообразной пресс-композиции определенного состава;
- прессование этой композиции в пресс-форме при температуре и давлении в монолитную заготовку и
- вспенивание отпрессованной заготовки в свободном состоянии путем повторного ее нагрева до высокоэластического состояния полимера.
Для пенопластов на основе поливинилхлорида и полистирола характерны общие закономерности изменения физико-механический характеристик. Эти показатели зависят от объемного веса материала и температуры. С уменьшением объемного веса пенопласта предел прочности при сжатии и растяжении уменьшается. Из других характеристик, зависящих от объемного веса пенопласта, следует остановиться на водопоглощении и тепловодности.
Водопоглощение с уменьшением объемного веса пенопласта увеличивается, хотя в абсолютном значении является незначительной величиной. Теплоизоляционные свойства значительно улучшаются с уменьшением объемного веса.
Из других общих свойств следует отметить следующие:
- пенопласты марок ПС и ПХВ не поражаются грызунами и устойчивы к действию микроорганизмов;
- пенопласты хорошо поддаются обработке на деревообрабатывающих станках ручным столярным инструментом и могут быть окрашены в любой цвет
- листовой пенопласт в нагретом состоянии может быть подвергнут гнутью и штамповке для получения изделий сложной конфигурации;
- пенопласты прочно склеиваются как между собой, так и с другими материалами: металлом, пластмассой, древесиной и т.д.
Структурные особенности твердого пенопласта
Из числа факторов, характеризующих структуру пенопластов и определяющих свойства этих материалов являются: геометрическая форма и размеры ячеек, наличие или отсутствие свободы перемещения газообразной фазы в макроструктуре, относительное содержание полимерной и газообразной фаз.
Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида, вырабатываемые по прессовой технологии имеют равномерную, мелкоячеистую структуру. Равномерность структуры достигается в значительной степени за счет предварительного механического измельчения и перемешивания исходной композиции. Диаметр элементарных ячеек для пенопластов ПС и ПХВ составляет 0,1-0,2 мм. Содержание закрытых ячеек в структуре полистирольных и поливинилхлоридных пенопластов, изготовляемых по прессовой технологии составляет 88-96%. Подобный закрытоячеистый характер структуры позволяет получить пенопласт с высокими механическими и теплоизоляционными характеристиками
Теплофизические свойства твердого пенопласта
Теплостойкость.
Критерием теплостойкости пенопластов является их формостабильность, характеризующая поведение этих материалов при повышенных температурах. На теплостойкость полистирольных пенопластов влияет природа газообразователей. Пенопласт ПС-1, изготовляемый с помощью органических газообразователей, оказывающих пластифицирующее воздействие на полимер, имеет рабочую температуру до 65 С, а пенопласт ПС-4, изготовляемый на минеральных газообразователях, -70 С. Поливинилхлоридные пенопласты имеют рабочую температуру до 60 С.Теплопроводность.
Теплоизоляционные свойства пенопластов характеризуются, главным образом, коэффициентом теплопроводности. Пенопласты на основе полистирола и поливинилхлорида имеют наименьшее значение коэффициента теплопроводности. Уплотненная корка, имеющаяся на поверхности плиты пенопласта, увеличивает стабильность данного коэффициента.Наличие в структуре мелких ячеек благоприятно влияет на теплоизоляционные свойства пенопластов, в то время как наличие крупных ячеек, особенно сквозных, Обусловливает возможность возникновения в ячеистой структуре конвективных газовых потоков, снижающих теплоизоляционные свойства.
Водостойкость
При продолжительном увлажнении интенсивность влаго и водопоглощения пенопластов зависит от характера их структуры. Для пенопластов с закрытой ячеистой структурой оно происходит в первые 5-10 суток, а затем меняется незначительно. Пенопластам с преобладающей открытой ячеистой структурой свойственна большая влагоемкость во времени. При продолжительном (в течение нескольких лет) пребывании в воде пенопласты с закрытой ячеистой структурой хорошо сохраняют первоначальную плавучесть. Атмосферные воздействия существенно не влияют на их влаго и водопоглощение.
Химическая стойкость
Пенопласты ПС и ПХВ обладают высокой химической стойкостью, определяемой инертностью полимерной основы. Наличие на поверхности плит уплотненной пленки (корки) снижает поглощение агрессивных сред, повышая тем самым устойчивость пенопластов. Полистирольные пенопласты устойчивы к воздействию слабых и сильных минеральных кислот (кроме концентрированных азотной и соляной), а также в слабым и сильным щелочам. Они сильно набухают в бензине и имеют значительный привес в маслах. Сложные эфиры, кетоны, ароматические и хлорированные углеводороды оказывают на них разрушающее воздействие.
Поливинилхлоридные пенопласты противостоят воздействию кислот и щелочей. По сравнению с полистирольными, ПВХ пенопласты более стойки к органическим растворителям. Выдерживание образцов пенопласта ПХВ-1 в бензине и керосине лишь незначительно изменяет их размеры и весовые показатели. Высокую стойкость имеет этот пенопласт и в маслах.
При проектировании изделий, в которых пенопласты соединяются с другими материалами, необходимо учитывать возможность коррозирующего действия на другие материалы (главным образом на металлы).
Полистирольные пенопласты ПС-1 имеют нейтральную реакцию, не содержат щелочных агентов и мало содержат отрицательных ионов. Они не коррозируют другие материалы. Пенопласт ПС-4 имеет слабощелочную реакцию и коррозирует оцинкованные стали.
Пенопласты ПХВ имеют щелочную реакцию и могут коррозировать алюминиевые сплавы и стали.
Электроизоляционные свойства
Электроизоляционные свойства пенопластов характеризуются комплексной диэлектрической пронизаемостью, тангенсом угла диэлектрических потерь и пробивной электрической прочностью. Диэлектрические показатели пенопластов зависят от природы используемых газообразователей. Использование минеральных газообразователей, как правило, ухудшают электроизоляционные свойства пенопластов. Высокие значения тангенса угла диэлектрических потерь свойственны пенопласту ПС-1.
Акустические свойства
Акустические свойства пенопластов характеризуются коэффициентом звукопоглощения, который зависит от частоты звука, толщины образца и характера ячеистой структуры.
Пенопласты слабо поглощают звук низких частот и имеют сравнительно высокий коэффициент в области частот 1000гц и более. На акустические свойства пенопластов в областях низких частот заметно влияет толщина образца.
[Источник]
Смежные темы:
Актуальные ссылки:
Комментариев нет:
Отправить комментарий