Газонаполненные пластмассы

Газонаполненные пластмассы обладают ячеистой структурой (пенопласты, поропласты). Газонаполненные пластмассы отличаются от монолитных своей физической неоднородностью и представляют собой материал с системой изолированных или сообщающихся ячеек.

В пенопластах полимер образует систему ячеек, которые внутри содержат газы, и эти газы в зависимости от структуры могут быть открытой структуры или изолированной. По своей структуре пенопласты напоминают затвердевшую пену, плотность пенопластов находится в пределе от 0,01 до 0,3 г/см³; в поропластах полимер образует систему сообщающихся ячеек, заполненных газом, плотность равна 0,3 г/см³ .

Газонаполненные пластмассы могут быть жесткими, полужесткими и эластичными. Они обладают ценными свойствами, основными из которых являются чрезвычайная легкость при относительно высокой прочности. Низкая теплопроводность газонаполненных пластмасс позволяет их применять при изготовлении термосов. Масса 1 м³ вспе-ненной пластмассы составляет 15 – 20 кг. Теплопроводность пенопласта толщиной 2,5 см равна теплопроводности древесины толщиной 15 см.

Получение вспененных полимеров включает стадию введения или образования газовых пузырьков в реакционной системе. Образование газовой фазы может осуществляться двумя путями. В первом случае воздух захватывается жидкой фазой при перемешивании или газовая фаза образуется за счет реакций, как полимеризации, так и поликонденсации. Во втором случае образование газовой фазы происходит за счет испарения низкокипящих растворителей (термическое разложение порофоров). Давление газа в пузырьках больше, чем в окружающей среде. При этом, чем меньше диаметр пузырьков, тем выше возникающее в них давление, и поэтому газ стремится диффундировать из маленьких пузырьков в большие.

Полидисперсность пены способствует ее разрушению за счет диффузии газов из маленьких пузырьков в большие. Диффузионные разрушения пены повышаются с уменьшением толщины стенок ячеек. В начале пенообразования газовые пузырьки имеют шарообразную форму, но, когда жидкая фаза становится меньше на 25 %, пузырьки принимают форму многогранников. Вспененную пластмассу получают из почти безводных низковязких систем (пенополиуретана), расплавов полимеров (поли-олефины, полистирол). Стабильность пузырьков пены в процессе их роста обусловлена реологическими свойствами образующейся пленки. Важной характеристикой пенопласта является соотношение числа открытых и закрытых ячеек: водопоглощение, теплоизоляционные характеристики. Макроструктура пенополиматериалов характеризуется следующими параметрами – линейными размерами ячеек, степенью вытянутости и ориентацией по отношению к направлению вытянутости.

Газонаполненные пластмассы широко применяются в производстве мягкой мебели в качестве настилочных материалов (пенополиуретан, губчатая резина), декоративных элементов, каркасов стульев и кресел (жесткий пенополиуретан, пенополистирол).

В настоящее время можно выявить несколько направлений исполь-зования жестких вспененных полимерных материалов для производства домов из древесины и древесных материалов: настилочные или прокла-дочные плиты и панели; «сэндвич» и другие деревопенополимерные конструкции; архитектурные декоры для внутреннего и внешнего интерьера домов; монтажные пены.

В качестве настилочных и прокладочных материалов вспененные пластмассы уже применяются в строительстве деревянных домов для теплоизоляции крыш, стен и полов.

Для строительства зимних садов, стеновых перегородок и дверных конструкций на мировом рынке используют деревополимерныеFB-SPH-сэндвич-панели толщиной от 20 до 100 мм из вспененного пенополиуретана, покрытые с двух сторон фанерой толщиной 4 и 9 мм.

Выпускается клееный утепленный брус из сухих (влажность 10-12 %), склеенных между собой деревянных ламелей, пространство между которыми заполнено пенополиуретаном.

Изделия из клееного бруса прочны, долго-вечны (более 100 лет), размеро- и формоустойчивы, не подвержены усадке со временем, что обусловлено отсутствием в слоеной клееной конструкции внутренних напряжений. Этот материал толщиной всего 5 см, имея коэффициент теплопроводности 0,019-0,035 (у железобетона – 1,33, у кирпича – 0,44), удерживает тепло так же, как кирпичная стена толщиной 1 м.