Криушенко С.С., Чухланов В.Ю.
ПЕНОПОЛИУРЕТАНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕТИЛФЕНИЛСИЛОКСАНОВОЙ СМОЛОЙ
Владимирский государственный университет им. А.Г и Н.Г. Столетовых;
This work has the effect of additives on the properties of the resin polymetilphenylsilioxane rigid polyurethane foams.
Keywords: insulating materials, polyurethane foam insulation, heat, water absorption
Эта работа о влиянии добавки полиметилфенилсилоксановой смолы на свойства жестких пенополиуретанов.
Ключевые слова: теплоизоляционные материалы, пенополиуретановой теплоизоляции, теплостойкость, водопоглощение
В связи с удорожанием энергоносителей, в строительном производстве всё большую роль играет эффективная теплоизоляция. Важной целью теплоизоляции строительных конструкций является не только сокращение расхода энергии на отопление здания, а и снижение потерь тепла в промышленных агрегатах и теплотрассах. Применение полимерных полиуретановых теплоизоляционных материалов позволяет повысить степень индустриализации работ, уменьшить потребность в других строительных материалах, снизить массу конструкций. Существующие материалы на основе полиуретанов имеют хорошие теплоизоляционные свойства, простую технологию получения и относительно невысокую стоимость получаемого материала. К их недостаткам относятся: малая устойчивость к воздействию внешних факторов: температуры, влаги и ультрафиолетового излучения. Поэтому для повышения эксплуатационных характеристик полиуретановой теплоизоляции производились исследования ее модификации путем введения в композицию модифицирующих добавок.
В качестве объекта исследования использовалась промышленная композиция для получения пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляции на основе простого полиэфира и полиизоцианата, а в качестве модифицирующей добавки использовалась промышленно выпускаемая полиметилфенилсилоксановая смола (ПМФС) с реакционноспособными гидроксильными группами.
На первом этапе работы были проведены исследования по изучению влияния ПМФС на морфологические характеристики и плотность получаемых пенополиуретанов, в связи с тем, что эти показатели тесно взаимосвязаны с теплофизическими характеристиками теплоизоляции. Оказалось, что введение ПМФС приводит к частичному снижению размера ячеек. Это связано, по видимому, с тем, что распределенные в компоненте А микрочастицы ПМФС являются нуклеирующими агентами, благоприятно влияющими на морфологическую структуру ППУ.
При эксплуатации материала в неблагоприятных условиях, одной из важнейших его характеристик является устойчивость к воздействию влаги. Исследования показали, что введение кремнийорганического продукта ПМФС, в независимости от соотношения исходных компонентов, приводит к снижению водопоглощения. Это связано с тем, что ПМФС, как и большинство кремнийорганических соединений, обладает сильными гидрофобными свойствами. За счет того, что при взаимодействии находящихся в его составе реакционноспособных групп (гидроксильные группы), образуются соединения, придающие материалу гидрофобные свойства.
Одним из актуальных показателей для теплоизоляционных материалов является их теплостойкость. В соответствии с ГОСТ 16781-71, теплостойкость определялась путем определения температуры, при которой начинают наблюдаться изменения размеров образцов в процессе нагрева. Результаты исследования показали, что введение кремнийорганического модификатора в количестве 2.5 – 5 м.ч. приводит к возрастанию теплостойкости материала, которая увеличивается в среднем на 30 – 40 0С. Помимо повышения теплостойкости начинают снижаться деструкционные процессы. Так, потери массы модифицированного ППУ при температуре деструкции снижаются в 1,5-2,5 раза, по сравнению с не модифицированным. Основные показатели разработанного материала приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные показатели модифицированной теплоизоляции
|
Показатели |
Значения |
|
|
Не модифицированный ППУ |
Модифицированный ППУ |
|
|
Плотность, кг/м3 |
220-250 |
200-230 |
|
Ударная прочность, КДж/м2 |
1,0 – 1,2 |
1,3 – 1,5 |
|
Водопоглощение, % |
4,8 |
2,2 |
|
Теплостойкость, °С |
140-160 |
180-200 |
|
Теплопроводность, Вт/м·К |
0,032-0,039 |
0,028-0,035 |
|
Предел прочности при отрыве, МПа |
0,50 |
1,55 |
Пенополиуретаны широко применяются как в строительстве, так и для изготовления предметов бытового назначения, поэтому большое значение имеет огнестойкость изделий. При горении модифицированных образцов на их поверхности, в отличие от не модифицированных, наблюдается появление карбонизованного слоя, образующегося в процессе горения и препятствующего дальнейшему распространению пламени.
Таким образом, модификация композиций для пенополиуретанов полиметилфенилсилоксановой смолой позволяет улучшить морфологическую структуру ППУ (уменьшение размеров ячейки), увеличивает теплостойкость материала, стойкость к воздействию неблагоприятных внешних факторов (влаги), а также делает материал более устойчивым к горению. Использование в строительной отрасли материалов на основе модифицированных пенополиуретанов с хорошими теплоизоляционными свойствами позволит уменьшить потери тепла как в зданиях, так системах теплоснабжения в целом, что приводит к экономии энергоресурсов и снижении цен на теплоснабжение.
Литература:
1. Саундерс Дж., Фриш К. Химия полиуретанов (перевод с английского) – М.: Химия, 1968. – 470 с.
2.Берлин А.А., Шутов Ф.А. Пенополимеры на основе реакционноспособных олигомеров. М.: Химия, 1978. – 296 с.
3. ГОСТ 409-77 «Пластмассы ячеистые и резины губчатые. Метод определения кажущейся плотности»
4. ГОСТ 16781-71 «Пластмассы ячеистые жесткие. Метод определения теплостойкости»
5. Конрад Улиг. Открытие полиуретанов. – Мюнхен, Carl Hancer, 1999. – 108 с.
6. ГОСТ 20869-75 «Пластмассы ячеистые жесткие. Метод определения водопоглощения»
7.ГОСТ 23630.2-79 «Пластмассы. Метод определения теплопроводности»