Получение настилочных теплоизоляционных материалов

Все методы формования изделий из вспененных полимерных материалов производятся беспрессовым методом, при котором нет необходимости применения специального дорогостоящего оборудования, обеспечивающего высокое давление.

Вспенивание является простым методом получения пено- и губкообразных материалов. Особые свойства этого класса материалов: амортизирующая способность, легкий вес, низкая теплопроводность – делают их весьма привлекательными для использования в различных целях. Обычными вспенивающимися полимерами являются полиуретаны, полистирол, полиэтилен, полипропилен, силиконы, эпоксиды, ПВХ и пр. Вспененная структура состоит из изолированных (закрытых) или взаимопроникающих (открытых) пустот. В первом случае, когда пустоты закрыты, они могут заключать в себе газы. Оба типа структур схематически представлены на рисунке 4.20.

Существует несколько методов для производства вспененных или ячеистых пластиков. Один из них заключается в том, что через расплавленный компаунд продувают воздух или азот до его полного вспенивания. Процесс вспенивания облегчается при добавлении поверхностно-активных агентов. По достижении требуемой степени вспенивания матрицу охлаждают до комнатной температуры. В этом случае термопластичный материал затвердевает во вспененном состоянии. Термореактивные жидкие форполимеры могут быть вспенены в холодном состоянии, а затем нагреты до полного их отверждения.

1- дискретные (закрытые) ячейки; 2 — взаимопроникающие (открытые) ячейки;

3 — стенки ячеек

Рисунок 4.20 – Схематическое изображение ячеистых структур открытого и закрытого типов, образующихся в процессе вспенивания:

Обычно вспенивание достигается добавлением в полимерную массу пено- или газообразователей. Такими агентами являются низко-молекулярные растворители или определенные химические соединения. Процесс кипения таких растворителей, как н-пентан и н-гексан, при температурах отверждения полимерных материалов сопровождается интенсивным процессом парообразования. С другой стороны, некоторые химические соединения при этих температурах могут разлагаться с выделением инертных газов. Так, азобисизобутиронитрил термически разлагается, освобождая при этом большой объем азота. СО₂, выделя-ющийся в полимерную матрицу в результате протекания реакции между изоцианатом и водой, также используется для производства вспененных материалов, например пены полиуретана:

r-n=c=o+h-o-h -- RH-N-CO-OH ---СО2 | +R-NH2

Итак, большое количество паров или газов, выделяемых пено- и газообразователями, приводит к вспениванию полимерной матрицы. Полимерную матрицу во вспененном состоянии охлаждают до температур ниже температуры размягчения полимера (в случае термопластичных материалов) или подвергают реакции отверждения или сшивания (в случае термореактивных материалов), в результате матрица приобретает жесткость, необходимую для сохранения вспененной структуры. Этот процесс называется процессом "стабилизации пены". Если матрицу не охлаждать ниже температуры размягчения или не сшивать, наполняющие ее газы покидают систему пор и пена коллапсирует.

Пенопласты могут быть получены в гибкой, жесткой и полужесткой форме. Для того чтобы получить изделия из пенопласта напрямую, вспенивание следует проводить непосредственно внутри пресс-формы. Пенопластовые листы и стержни также могут быть использованы для производства различных изделий. В зависимости от природы полимера и степени вспенивания плотность пенопластов может составлять от 20 до 1000 кг/см³. Использование пенопластов весьма многообразно. Например, автомобильная промышленность использует большие количества пенопластов из ПВХ и полиуретана для обивки. Большую роль эти материалы играют и при изготовлении мебели. Жесткие полистирольные пенопласты широко используются для упаковки и теплоизоляции зданий. Пенорезины и пенополиуретаны используют для набивки матрасов и пр. Жесткие пенополиуретаны также применяются для теплоизоляции зданий и для изготовления протезов.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные виды пластмасс, применяемых в мебельной и дере-вообрабатывающей промышленности.

2. Каково влияние наполнителей, пластификаторов, отвердителей, стаби-лизаторов, мягчителей, порофоров, антистатиков, красящих веществ, структурообразователей на физико-механические свойства пластмасс?

Библиографический список

1. Карельштейн, Н.М. Производство деталей и узлов мебели из полимерных материалов [Текст] / Н.М. Карельштейн. – М.: Лесн. пром-сть, 1971. – 72 с.

2. Пластмассы в мебели [Текст]: пер. с англ. под общ. ред. Б.И. Артамонова. – М.: Лесн. пром-сть, 1980. – 180 с.

3. Фломина, Е.Е. Материалы на основе полимеров в производстве мебели [Текст] / Е.Е. Фломина. – М.: Лесн. пром-сть, 1989. – 192 с.

4. Яковлев, А.Д. Технология изготовления изделий из пластмасс [Текст] / А.Д. Яковлев. – Л.: Химия, 1977. – 360 с.