химический каталог




ПЕНОПЛАСТЫ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПЕНОПЛАСТЫ (вспененные или ячеистые пластмассы, газонаполненные полимеры), композиц. материалы с каркасом (матрицей) из полимерных пленок, образующих стенки и ребра ячеек (пор), заполненных газом (преимущественно воздухом). Последние могут иметь сферич., эллиптич., полиэдрич. или др. форму. По физических структуре ПЕНОПЛАСТЫ аналогичны древесине, искусств. и натуральной коже, туфам, пористым керамич. и т.п. материалам. Объемное соотношение газовой и полимерной фаз в ПЕНОПЛАСТЫ составляет обычно от 30: 1 до 1:10.

Вспененные пластмассы, содержащие преимущественно автономные (закрытые) ячейки, называют собственно ПЕНОПЛАСТЫ (замкнутоячеистые ПЕНОПЛАСТЫ), в отличие от поропластов-материалов, в которых преобладают сообщающиеся (открытые) ячейки или тупиковые капилляры-поры (открытопористые ПЕНОПЛАСТЫ). Типичные представители замкнутоячеистых ПЕНОПЛАСТЫ-пластики с полым сферич. наполнителем, так называемой синтактные (синтактичные) ПЕНОПЛАСТЫ, или сферопласты. Полностью открытопористую структуру имеют сетчатые (ретикулированные) ПЕНОПЛАСТЫ, в которых дополнительной вскрытие ячеек достигается в результате разрушения их стенок выщелачиванием, направленным взрывом и др. спец. приемами.

ПЕНОПЛАСТЫ с модулем упругости выше 1000 МПа относят к эластичным, ниже 100 МПа-к жестким (полужесткие ПЕНОПЛАСТЫ занимают промежуточные положение). В особую категорию выделяют пенопласты интегральные.

ПЕНОПЛАСТЫ получены из большинства известных полимеров. Основу пром, ассортимента ПЕНОПЛАСТЫ составляют пенополиуретаны, пе-нополистиролы, пенополивинилхлориды, пенополиолефины, пе-нофенопласты, карбамидо-формальдегидные пенопласты. Освоены также в пром. масштабе ПЕНОПЛАСТЫ на основе полиамидов, полиимидов, поликарбонатов, модифицир. полифениленок-сида, поливинилформаля, эфиров целлюлозы, эпоксидных и ненасыщенные полиэфирных смол, полиизоциануратов, поликар-бодиимидов, а также CK (см. Пористая резина).

В исходный олигомер или полимер вводят обычно несколько добавок, способствующих получению ПЕНОПЛАСТЫ заданного качества. Это могут быть жидкий, твердый и (или) газообразный порообразователъ (вспенивающий агент), ПАВ, катализатор, ускоритель или ингибитор протекающих химический реакций, сшивающий агент, антиоксидант, светостабилизатор, антиста-тик, наполнитель (усиливающий, токопроводящий или др.), пластификатор, разбавитель, краситель или пигмент, мономерный или полимерный модификатор и др. Создаются комбинированные ПЕНОПЛАСТЫ из смесей полимеров, в том числе с керамич. порошком, цементом, растворимым стеклом, измельченными отходами древесины.

Добавки вводят чаще всего в готовый полимер (олигомер), реже-на стадии его синтеза.

Получение. Независимо от типа и агрегатного состояния исходного олигомера или полимера в процессе производства любого ПЕНОПЛАСТЫ выделяют 3 основные стадии: 1) смешение (в один или несколько приемов) составных компонентов (компаундированяе); 2) газонаполнение с вспениванием или без него (ключевая стадия, определяющая принципиальную технол. схему процесса); 3) фиксация (стабилизация) полученной микро-и макроструктуры ПЕНОПЛАСТЫ Формование ПЕНОПЛАСТЫ и изделий из них производят преимущественно в ходе вспенивания, реже-после завершения этой стадии. Возможности техн. реализации упомянутых стадий обширны даже для однотипных полимеров, что обусловило многообразие вариантов технологии и аппаратурного оформления действующих производств ПЕНОПЛАСТЫ-периодической или непрерывных, часто оснащенных автоматич. управлением.

Вспенивают (с увеличением объема в 2-300 раз) растворы, дисперсии, эмульсии, расплавы олигомеров и (или) линейных и сшитых полимеров, а также термопласты в размягченном состоянии. Процесс ведут в открытой ("свободное" вспенивание) или в замкнутой ("стесненное" вспенивание) формующей полости. В результате газового пересыщения в системе зарождаются "первичные" пузырьки газа, которые увеличиваются в объеме и статистически распределяются в полимерной матрице, находящейся в вязкотекучем состоянии и способной к упругопластич. деформациям.

Фиксация образовавшейся ячеистой структуры достигается быстрым охлаждением (преимущественно термопластов) и (или) химический или физических сшиванием полимера.

Вспенивание осуществляют твердыми (так называемой порофора-ми) или жидкими порообразователями (газообразователя-ми), например хладонами, пентаном, CH2Cl2 и т.п. При повышении температуры в результате внешний подогрева или протекания во вспениваемой системе экзотсрмич. реакций порробразователи начинают интенсивно испаряться. Этот же эффект достигается и при уменьшении давления в системе. Подобные легкокипящие порообразователи часто вводят уже на стадии синтеза термопластичных полимеров с целью получения полимерных частиц, способных увеличиваться в объеме при температуре, превышающей температуру размягчения полимера.

Полимеры вспенивают и непосредственно газами. При этом раствор или расплав полимера насыщают под давлением N2, CO2, реже др. газом, который при резком понижении давления высвобождается вследствие уменьшения растворимос-ти и вспенивает систему. В присут. подходящего ПАВ возможен непосредственный "захват" воздуха или др. газа жидкой фазой при интенсивном ее механические перемешивании и (или) пневматич. продавливании через набор сит-сетоколо Полученную пластичную пену фиксируют (отверждают) до начала ее разрушения (коалесценции).

Универсален способ вспенивания газами, образующимися при термодинамически, каталитических или др. разложении твердых поро-образователей, а также при химический реакции их с к.-л. ингредиентом вспениваемой композиции. Так, толуилендиизоцианат и др. органическое изоцианаты, реагируя с водой, выделяют CO2; порошки Al, Zn, Fe при взаимодействии с сильными кислотами выделяют H2, и т.п.

Осн. требование при выборе порообразователя - обеспечение оптим. синхронизации между скоростями вспенивания и стабилизации (фиксации) образующейся ячеистой структуры ПЕНОПЛАСТЫ При чрезмерно быстром вспенивании ПЕНОПЛАСТЫ дают усадку, а преждеврем. потеря текучести чревата неполным заполнением формы пенистой массой и возникновением в готовом ПЕНОПЛАСТЫ внутр. напряжений, проявляющихся в растрескивании ПЕНОПЛАСТЫ В обоих случаях неизбежны дефекты ячеистой структуры: каверны, неправильной формы раковины, "рваные" поры, разноплотность по объему. Указанные порообразователи берут обычно в кол-ве 0,5-10% от массы полимера. При выборе порообразователей необходимо учитывать, что температура вспенивания термопласта даже при повышении давления не должна превышать его температуру стеклования более чем на 50 0C.

Меньшее развитие получило газонаполнение без вспенивания, используемое в основные для получения поропластоз из порошкообразных композиций, содержащих добавки веществ, впоследствии удаляемых из сформированных материалов-заготовок экстрагированием подходящим растворителем, вы-плавлснием, сублимацией, селективной деструкцией. Этот длительный и трудоемкий метод применяют при получении пористых структур из фторопластов и термостойких полимеров, а также при формовании микропористых разделит, мембран и искусств. кожи. Без вспенивания получают также синтактичные ПЕНОПЛАСТЫ, вводя в жидкое полимерное связующее (например, в эпоксидные или полиэфирные смолы, полиуретаны) полые микро- или макросферич. наполнители, а затем отвсрждая матричный полимер. Твердая фаза в синтактич-ных ПЕНОПЛАСТЫ состоит, помимо полимера, из углерода, стекла, керамики или др. неорганическое материалов, из которых изготовлены сферич. наполнители.

В целом при формовании ПЕНОПЛАСТЫ и изделий из них применяют традиц. методы переработки полимерных материалов (см. Полимерных материалов переработка). Специфич. требование к перерабатывающему оборудованию: высокая герметизация для удержания вспенивающего газа, давление которого может достигать нсск. атмосфер.

ПЕНОПЛАСТЫ можно, например, резать, сверлить обычными деревообрабатывающими инструментами, склеивать клеями, обычно применяемыми для полимеров, соответствующих полимеру матрицы.

Свойства ПЕНОПЛАСТЫ во многом определяются типом полимера-основы, относительным содержанием твердой и газовой фаз, параметрами морфологич. структуры (формой, размером, строением и ориентацией ячеек). Эти же факторы влияют на характер деформации и механизм разрушения ПЕНОПЛАСТЫ под действием статич. или динамич. нагрузоколо С увеличением степени сшивания полимера возрастают , модуль упругости, формоустойчивость при повыш. температурах, но уменьшается относит, удлинение и ухудшаются эластич. свойства ПЕНОПЛАСТЫ Для многих ПЕНОПЛАСТЫ, полученных "свободным" вспениванием, характерна анизотропия свойств; так, и могут быть на 20-40% больше вдоль направления течения композиции при вспенивании, чем в перпендикулярном к нему направлении.

По удельная механические прочности и жесткости интегральные ПЕНОПЛАСТЫ намного превосходят соответствующие монолитные (невспененные) аналоги, поэтому замена последних на ПЕНОПЛАСТЫ может обеспечить экономию до 50% полимера. Прочностные показатели интегральных ПЕНОПЛАСТЫ зависят от свойств и толщины поверхностной корки; на ударопрочность заметно влияют жесткость сердцевины и размер ее ячеек.

По теплоизоляц. свойствам ПЕНОПЛАСТЫ превосходят традиц. теплои-золирующие материалы. Миним. коэффициент теплопроводности [менее 0,02 Вт/(м•К)] имеют ПЕНОПЛАСТЫ с кажущейся плотность 0,035b0,015 г/см3 и замкнутыми ячейками, заполненными хла-доном. При криогенных температурах возрастает роль морфологич. факторов.

Способность ПЕНОПЛАСТЫ поглощать вибрацию и звук, сорбировать водные пары и жидкости возрастает с увеличением удельная доли открытых ячеек. Гигроскопичность и водопоглощение зависят также от степени гидрофильности полимера. По сравнению с поропластами замкнутоячеистые ПЕНОПЛАСТЫ имеют более высокие диэлектрическая свойства и меньшую газо- и паропрони-цаемость. Горючесть, био-, свето-, тепло- и химический стойкость определяются главным образом типом полимера, однако эти показатели у ПЕНОПЛАСТЫ из-за более развитой удельная поверхности несколько ниже, чем у соответствующих им монолитных полимеров.

Применение. Жесткие ПЕНОПЛАСТЫ-эффективные теплоизоляц. материалы для несущих и навесных строит. панелей, бытовых и пром. холодильников, трубопроводов, химический оборудования, пассажирских и изотермодинамически вагонов. В этом же качестве ПЕНОПЛАСТЫ применяют для предохранения мостов от обледенения, защиты с.-х. культур от заморозков, аккумулирования тепла в гелиотехн. установках. Эластичные ПЕНОПЛАСТЫ-эффективные вибро-демпфирующие материалы для сидений автомобилей и мягкой мебели, постельных принадлежностей, амортизирующих прокладоколо

Открытопористые ПЕНОПЛАСТЫ применяют в производстве фильтров, в качестве средства для поглощения и удержания жидкостей (например, нефтепродуктов), как гигиенич. и спец. губки, для изготовления утепленной одежды и мягких игрушек.

Напыляемые ПЕНОПЛАСТЫ надежно герметизируют щели, стыки конструкций, пустоты.

Исходные смеси для получения ПЕНОПЛАСТЫ-вспенивающееся при применении связующее для электронных модулей и блоков (попутно решается проблема электроизоляции), средство для укрепления песчаных почв, горных выработоколо

Благодаря технологичности и легкости ПЕНОПЛАСТЫ-перспективные материалы для упаковки хрупких изделий и прецизионных приборов, замороженных и скоропортящихся продуктов.

В развитых странах на изготовление ПЕНОПЛАСТЫ расходуется 5-10% от общего выпуска крупнотоннажных полимеров. Мировое производство ПЕНОПЛАСТЫ около 6,5 млн. т/год (1980), из них около 1/3 приходится на долю США.

Первый ПЕНОПЛАСТЫ (на основе эбонита) получен в 1922 в Великобритании.

Литература: Тараканов О. Г., Мурашов Ю. С., Пснопласты, M., 1975; Берлин А. А., Шутов F. А., Пспополимеры на основе реакционноспособ-ных олигомсров, M., 1978; их же, Упрочненные газонаполненные пластмассы, M., 1980: их же. Химия и технология газонаполненных высокополимеров, M., 1980; Вспененные пластические массы. Каталог.... Черкассы, 1982; Тараканов О. Г., Шамов И. В., Альперн В. Д., Наполненные пенопласты, M., 1989.

Ю. С. Мурашов.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Перейдите по ссылке, получайте скидки в КНС по промокоду "Галактика" - жёсткий диск для ноутбука цены - специальные условия для корпоративных клиентов.
erbe solingen
кроватка детская rocky
значек льва на пежо купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.03.2017)