Главная > ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ > Теплостойкость и температура’ применения пенопластов

Теплостойкость и температура’ применения пенопластов

Теплостойкостью пенопластов определяется их фор- мостабильность в условиях эксплуатации материала при повышенных температурах. Условно за характери­стику теплостойкости пенопластов принимают темпера­туру, при которой линейная усадочная деформация ма­териала за 24 ч не превышает 1%. Технической харак­теристикой теплостойкости является показатель рабочей температуры, прл которой материал продолжает еще сохранять свои эксплуатацйонные свойства и усадочные деформации не превышают заданных значений.

Деформативность пенопластов при. повышенных тем­пературах изменяется в большей степени, чем прочность. При повышенных температурах под действием механи­ческих напряжений возрастают эластические и пластиче­ские деформации пенопластов. Характер влияния повы­шенных температур на механические свойства пенопла­стов обусловлен в основном свойствами полимерной ос­новы. Пенопласты на базе термореактивных смол обла­дают более стабильными механическими свойствами при повышенных температурах. При кратковременных воз­действиях эти материалы формостабильны до темпера­тур, близких к температуре их термической деструкции (180—200°С).' Наиболее теплостойки мочевинофор- мальдегидные іпенопластьі (температура эксплуатации до 200°С). Рабочая температура фенольных пенопластов до 150°С, полиуретановых пенопластов 90—120°С. Высо­кой стабильностью механических ■ характеристик при продолжительном воздействии повышенных температур отличаются кремнийорганические пенопласт^ (до 250°С).

У пенопластов на основе термопластичных поли­меров интенсивно снижаются механические свойства вблизи температуры стеклования. Термопластичные пе­нопласты в качестве конструкционных материалов м<3ж - но использовать' при температурах до 75°С. При более высоких температурах увеличиваются их эластические свойства; механические характеристики, например, пб- листирольньус пенопластов при температуре 60°С снижа­ются до 30—40%. При отрицательных температурах прочностные и упругие свойства термопластичных пе­нопластов повышаются на 20—30%, поскольку увеличи­вается хрупкость полимерной основы.

Водопоглощение и гигроскопичность пенопластов существенно зависят от химической природы полимера, характера пористой структуры, объемной массы, особен­ностей технологии и, наконец, от продолжительности увлажнения. Пенопластам, имеющим преимущественно открытую сообщающуюся пористость (мочевиноформаль - • дегидные, фенольные), свойственно повышенное водо­поглощение. После 24 ч пребывания в воде водопогло­щение пенопластов - на основе мочевиноформальдегидных смол составляет около 1200% по массе. Более плотный слой, образующийся при изготовлении на поверхности заливочных фенольных пенопластов, способствует не­
которому снижению их водопоглощения (полное водо - насыщение наступает через 120 сут и достигает около 80—90% по объему). У заливочных полиуретановых и ■поливинилхлоридных (пенопластов, характеризующихся. преобладанием замкнутой ячеистой структуры, вод'опог - лощение невысокое.

Сорбционная влажность пенопластов возрастает с уменьшением объемной массы и увеличением влажности воздуха. Изотерма сорбции пёнопластов так же, как и

Для других капиллярно-пори­стых тел, состоит из трех участ­ков (рис. 17.3). Это объясняет­ся тем, что процесс сорбции водяного пара происходит в такой последовательности: на­чальный участок кривой при малых значениях относитель­ной влажности воздух:а (Woth< ~~5д " т~ <20%) характеризует в основ-

Отцштелькпя влажность боздуха. Х / і 1

Ном мономолекулярную адсорб­цию воды; с повышением Woth Рис. ,1,7.3* Изотерма ДО 80% на поверхности пор об - сорбции пенопластов ' разуется полимолекулярный

Адсорбированный слой скон­денсировавшегося пара. При Woth>80% изотерма сорбции круто изгибается вверз, что указывает на резкое увеличение влажности материала вследствие ин­тенсивного проникновения влаги в поры из-за капилляр­ной конденсации.

Паррпроницаемость пенопластов, изготовленных по прессовой технологии, незначительна и с увеличением объемной массы уменьшается, что связано с возраста­нием закрытой пористости материала. С увеличением от­крытой пористости (мочевиноформ альдегидные, зали­вочные, фенольные пенопласты) паропрони|цаемость материалов увеличивается.;

В условиях повышенной влажности воздуха и при' контакте с водой наблюдается изменение механических свойств пенопластов. Прочность при сжатии терімопла-. стачных пенопластов снижается в результате увлажне­ния в течение 20 сут на 8—18%, фенольных пенопла­стов -— до 1,5—2 раз<

Теплостойкость и температура' применения пенопластов

Эксплуатационная стойкость. При длительном воз­действии напряжений прочностные. и деформационные
свойства пенопластов отличаются характерными особен­ностями, обусловленными специфической "структурой этих материалов. В условиях длительно приложенных статических напряжений у пенопластов развиваются де­формации ползучести, снижающие формостаїбияьность материала. При использовании пенопластов в элементах конструкций значительные Деформации недопустимы, поэтому в качестве критерия сопротивляемости пенопла­стов действию статических напряжений принимается ха­рактер и величина деформирования материала во вре­мени. Деформируемость пенопластов зависит от вели­чины и длительности действия приложенных «напряже­ний. При больших нагрузках (0,4—0,45 осж) ползучесть интенсивно развивается во времени.

Характеристикой ползучести пенопластов при дли­тельном действии напряжений служит модуль деформа - тивности, равный отношению деформаций, полученных в начале нагружения образцов, к полным деформациям, возникающим под действием длительной нагрузки. С по­вышением температуры скорость развития деформаций ползучести пенопластов резко возрастает. Комплексное воздействие атмосферных факторов в сочетании с дли­тельно действующими напряжениями также заметно влияет на длительную Прочность и ползучесть пенопла­стов. Высокую^ атмосферостойкость показывают поли - стирольные и поливинилхлоридные пенопласты. Феноль - ные пенопласты характеризуются пониженной атмосфе- ростойкостью в условиях напряженного состояния.

Условия эксплуатации теплоизоляционных материа­лов в строительных конструкциях определяются Типом конструкции и районом строительства. Основные аг­рессивные факторы для утеплителей ограждающих кон­струкций — длительные воздействия ^температуры и влажности окружающей среды, число переходов через 0°С (циклы замораживания и оттаивания). При дли­тельном комплексном воздействии повышенных темпера­тур, кислорода воздуха, света и т. д. в полимерах про­текают различные физические (термическая, механиче­ская, фотохимическая деструкция) и химические (хими­ческая деструкция) процессы, которые могут привести к значительным ухудшениям свойств гіеноматериалов в связи с уменьшением молекулярной массы полимеров, образованием свободных радикалов и уменьшением длины цепей макромолекул.

Наиболее важным фактором, определяющим Дли­тельную термостойкость полимеров, является величина энергии связи между атомами в главной цепи. Одна из наиболее устойчивых к термическим воздействиям уг- лерод-углеродная связь С — С, на прочность которой влияют степень развётвленности полимеров и наличие заместителей в макромолекуле. Поэтому разветвлен­ные полимеры всегда менее термостойки, чем нераз - ветвленные; изотактические полимеры более термостой­ки, чем атактические. Этим объясняется; например, - бо­лее низкая термостойкость поливинилхлоридных пено­пластов. Варьируя рецептуры исходных вспенивающих­ся композиций, можно, регулируя плотность сшивки по­лимера изменением числа поперечных связей, направ­ленно изменять термостойкость таких пенопластов. Так, например, увеличение содержания изоцианата в компо­зиции для. получения пенополиуретана способствует по­вышению его термостойкости.

Перспективное направление переработки полиме­ров — их стабилизация — сохранение исходных свойств полимеров при различных воздействиях, которая может быть осуществлена введением стабилизаторов, предот­вращающих старение полимеров в условиях эксплуата­ции. Вследствие многообразия химических процессов, протекающих при разрушении полимеров, стабилиза­ция различных полимеров не может быть реализована единым приемом. Для каждого полимера должны при­меняться свои стабилизаторы. Но поскольку все реакции распада являются цепными, для их замедления могут быть - использованы три общих метода: подавление цеп­ных реакций, развивающихся в. процессе термоокисли­тельного распада; создание условий, при которых обра­зующиеся вещества препятствуют более глубокому раз­ложению полимера; создание условий, при которых рас­пад протекает обратимо.

Периодическое увлажнение (попеременное увлажне­ние и высушивание) наиболее Интенсивно снижает проч­ностные и упругие характеристики пенопластов (до 40% в зависимости от вида полимерной основы). Цикли­ческое замораживание-оттаивание также снижает проч­ность пенопластов. Так, после 25 циклов испытаний сни­жение прочности при сжатии полистирольныу 'пенопла­стов составляет 13—15%, поливинилхлоридных — 2— 15%, фенольных — 22%.

Горючесть. Пенопласты в зависимости от вида полимерной основы различно реагируют на воздействие огня: одни поддерживают горение, другие после удале­ния источника огня тлеют и затухают, третьи не' горят, но плавятся.

Полистирольные пенопласты легко загораются 'и полностью сгорают. При их горении наблюдается кап - леобразование и значительное дымовыделение. В на­стоящее «время разработаны и выпускаются промышлен­ностью самозатухающие полистирольные 'пенопласты, в состав которых включены антипирены (ПСБ-С). Для возгорания этих пенопластов требуется более длительное воздействие огня; не загораются от пламени спички и электрических искр. Полнвинилхлоридные пенопласты не горят под действием местного источника огня; при вынесении из пламени эти материалы тлеют, а затем затухают. Полиуретановые пенопласты горючи и харак­теризуются повышенной токсичностью продуктов горе­ния. Однако в настоящее время разработана широкая номенклатура антйпиренов : (органические галоид - и фосфорсодержащие соединения, аммонийные соли раз­личных кислот и т. д.), включаемых в рецептуры поли - уретанорых 'композиций и способствующих получению самозатухающих пенопластов. Наиболее высокой огне­стойкостью характеризуются пенопласты на основе фе - ноло - и мочевиноформальдегидных смол.

Биостойкость. Результаты исследований и эксплуа­тации свидетельствуют о высокой биостойкости таких пенопластов, . как пфивинилхлоридные, фенольные (практически не наблюдается потери массы и снижения прочности); несколько меньшей биостойкостью облада­ют мочевиноформальдегидные ^пеноіпластьі, (заметное снижение прочности), однако и эти пенопласты можно использовать в конструкциях, защищенных от воздейст­вия влаги. Снижение влажности во всех случаях обес­печивает повышение :биостойкости пенопластов.

ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

  1. Пока что нет комментариев.