Материал: А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Все известные приемы получения газонаполненных пластических масс, отличающиеся друг от друга механизмом вспенивания и протекающими при этом физико-химическими превращениями полимеров, можно объединить в три группы. К первой группе относятся методы вспенивания полимеров в высокоэластическом состоянии при температурах, несколько превышающих температуру стеклования. При этом предусматривается использование полимеров в завершенном виде. Их превращение в пенопласты связано с нагревом, что может отрицательно сказаться на их физикомеханических и химических свойствах. Ко второй группе относится вспенивание вязкотекучих или вязкожидких полимерных или олигомерных композиций и их отверждение непосредственно в процессе вспенивания и последующей тепловой обработки. Именно эти методы получили наиболее широкое распространение. В качестве исходных продуктов при данных методах вспенивания используют олигомерные или мономерные соединения, подвергаемые в процессе вспенивания дальнейшим превращениям по полимеризационному или поликонденсационному механизму. К третьей группе методов относится вспенивание водных дисперсий полимеров или смолообразующих веществ с последующим отверждением жидкой пены.

Внастоящее время наиболее широкое применение нашли методы получения вспененных полимерных материалов на основе полиуретана, полистирола, поливинилхлорида, фенольных и эпоксидных смол, изоциануратов, карбодиимидов, карбамидов и полиэтилена.

Вусловиях криогенной и низкотемпературной техники наибольший интерес представляют собой пенопласты, как материалы

смаксимально высокой теплоизолирующей способностью и максимально сниженной массой изолятора.

5.4.1.Газонаполненные пластмассы на основе реактопластов

Пенополиуретаны. Среди всех вспененных полимерных ма-

териалов именно пенополиуретаны в настоящее время занимают ведущее положение. Их получают в результате взаимодействия изоцианатов с гидроксилсодержащими олигоэфирами в присутствии катализатора, поверхностно-активного вещества и вспениваю-

266

щего агента. Свойства пенополиуретанов в большей степени зависят от химического строения полиэфира и изоцианата. Применяя различные полиэфиры, можно в широких пределах изменять свойства этих материалов. Для получения жестких пенопластов используют многофункциональные полиэфиры с молекулярной массой не более 800, для получения эластичных материалов – двухфункциональные полиэфиры с большой молекулярной массой (более 2000).

ВРоссийской Федерации широко применяется азотсодержащий полиэфир «Лапромол-294», с помощью которого можно получать жесткие пенополиуретаны без использования катализатора. Введение в процессе получения полиэфиров инициаторов, содержащих фосфор или галогены, в полимерную основу пенополиуретана резко снижает их горючесть. К таким полиэфирам относятся, например, «Фосполиол», «Фосдиол» и «Лапрол-503М».

Вкачестве вспенивающего агента при производстве пенопо-

лиуретанов используют либо диоксид углерода, образующийся

врезультате взаимодействия изоцианата с водой, либо галогензамещенные углеводороды (фреоны). Применение фреонов позволяет получать пенопласты с лучшими теплоизоляционными свойствами.

Получают пенополиуретаны различными методами: заливкой жидких смесей; напылением; заливкой с предвспениванием; вспениванием твердых композиций. Способ получения выбирается

взависимости от условий производства основного (защищаемого) изделия, технологических возможностей предприятия-изготовителя и тех требования, которые закладываются в изготавливаемую конструкцию, экономической целесообразности.

Физико-механические и технологические свойства пено-

полиуретанов. Одним из основных достоинств пенополиуретанов является то, что они обладают высокой адгезией ко всем конструкционным материалам, поэтому при их применении не требуется использование клея.

Основными факторами, влияющими на свойства пенополиуретанов, являются их плотность, химический состав (исходные компоненты – изоцианат и полиэфир), а также точность поддержания технологических параметров. Прочностные показатели во многом определяются макроструктурой пенопласта: геометрической формой и размером ячеек, толщиной полимерной перегородки, возможностью перемещения газовой фазы из ячейки в ячейку.

267

В табл. 5.53 приведены усредненные прочностные свойства пенополиуретанов в зависимости от плотности, а в табл. 5.54 – физические свойства этих теплоизолирующих материалов в сравнении с другими теплоизолирующими материалами, а также при низких температурах.

с их теплоизолирующими свойствами. Эти материалы обладают наиболее низкой теплопроводностью и имеют самый низкий коэффициент теплопроводности среди всех известных теплоизоляцион-

268

ретан

269

Окончание табл. 5.54

На коэффициент теплопроводности пенополиуретанов дополнительно влияют различные факторы: природа вспенивающего агента, размер ячеек, плотность и температура. Теплопроводность пенополиуретанов, вспененных фреоном, примерно в 1,5 раз ниже, чем у пенополиуретанов, вспененных диоксидом углерода.

Особо следует иметь в виду влияние плотности пенополиуретана на коэффициент его теплопроводности. Установлено, что минимальное значение коэффициента теплопроводности находится при плотности от 32 до 48 кг/м3, при более высоких или более низких значениях плотности коэффициент теплопроводности возрастает (табл. 5.55).

Таблица 5.55

Теплопроводность и температуропроводность полиуретана ППУ-305А в зависимости от плотности

270