Структура и свойства газонаполненных полимеров

Основными структурными параметрами любой пены, определяющими свойства пенопласта, являются следующие характеристики:

- объемная доля газовой фазы в композите или степень вспенивания;

- количество газовых ячеек (пузырьков) в единице объема;

- размер (диаметр) газовых ячеек;

- доля открытых ячеек или непрерывность газовой фазы (пена или губка).

Эти характеристики определяются структурой пены и свойствами полимера. Рассмотрим связь структуры со свойствами пенопластов.

Механические, теплоизолирующие и звукоизолирующие свойства пенопластов определяются в основном степенью вспенивания.

Прочность при сжатии и при растяжении, модуль упругости пенопласта снижаются с увеличением степени вспенивания.

Увеличение степени вспенивания повышает долю открытых газовых ячеек, а это ведет к росту поглощающей способности и проницаемости пенопласта.

Зависимость относительной прочности при сжатии, водопоглощения (Vw) и коэффициента теплопроводности от объемного содержания газовой фазы в пенопласте.

Но это свойство можно существенно менять путем регулирования доли открытых газовых ячеек за счет управления технологическими условиями вспенивания.

Пенопласты характеризуются очень низкой теплопроводностью, которая снижается с увеличением кратности вспенивания.

Размер ячеек весьма существенно влияет на прочностные свойства пенопластов. С увеличением размера пузырьков газовой фазы прочностные свойства пенопластов заметно снижаются и уменьшается величина предельной деформации при разрыве.

Зависимость прочности при растяжении (а) и относительного удлинения при разрыве (б) пенополиуретана с плотностью 32 кг/м3 от числа пор (N) в единице объема.

На поглощающую способность пенопластов и их проницаемость наиболее сильное влияние оказывает доля открытых ячеек в пенопласте. Чем больше эта доля, тем выше проницаемость пенопластов и поглощение ими различных жидкостей и газов.

Лучшими теплоизоляционными свойствами обладают газонаполненные полимеры, имеющие преимущественно закрытую структуру ячеек.

Полимеры с высоким содержанием закрытых ячеек имеют низкие показатели влаго- и водопоглощения. Для полимеров с открытой структурой ячеек характерно нарастание водопоглощения во времени. С высоким содержанием закрытых ячеек хорошо сохраняют первоначальную плавучесть при пребывании в воде в течение нескольких лет.

Химическая стойкость и сопротивляемость действию открытого пламени в значительной мере определяется природой полимераю огнестойкость может быть улучшена введением специальных пламягасящих добавок.