Свойства и хактеристики пенополиуретана (ппу)



Скачать 125.88 Kb.
Дата27.04.2016
Размер125.88 Kb.
СВОЙСТВА И ХАКТЕРИСТИКИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА (ППУ)

Иоанну Саввас

КИПР

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», г. Москва



Научный руководитель –БидовТембот Хасанбиевич
Пенополиуретан — распространенное название "поролон", относится к группе газонаполненных пластмасс, на 85-90 % состоящих из инертной газовой фазы. Благодаря своим, во многом универсальным, свойствам пенополиуретаны получили очень широкое всемирное распространение практически во всех сферах человеческой деятельности.

Схема применения пенополиуретана:

применение пенополиуретана

 

Сравнение пенополиуретана с традиционными теплоизоляторами



Тепло-изолятор

Средняя плотность (кг/м.куб)

Коэф. тепло-проводности (Вт/м х К)

Пористость

Срокэксплуатации (лет)

Диапазонрабочихтемператур

ППУ жесткий

40-160

0.019-0.040

Закрытая

30

-150...+150

Мин.вата

55-150

0.052-0.058

Открытая

3

-40...+350

Пробковаяплита

220-240

0.050-0.060

Закрытая

3

-30...+90

Пенобетон

250-400

0.145-0.160

Открытая

10

-30...+120

 
Сравнительный анализ технико-экономической эффективности при использовании ППУ-изделий и традиционной мин.ваты

Характеристики

ППУ

Мин.вата

Коэффициенттеплопроводности

0.019-0.040

0.052-0.058

Толщинапокрытия

35-70 мм

120-220мм

Возможностьиспользования

Многоразовогоиспользования

Одноразовоеиспользование

Эффективныйсрокслужбы

25-30 лет

3 года Постепенная потеря теплоизоляционного слоя и теплоизолирующих свойств в следствии осыпания вниз

Производстворабот

Круглогодично

Теплое время года, сухая погода

Влага, агрессивныесреды

Устойчив

Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежат

Экологическаячистота

Безопасен. Разрешено применение в жилых зданиях СЭС России

Аллерген

Рабочаятемпература

-150 ...+ 150

350

ПроизводительностьБригада - 3 человека

100-400 кв.м в смену

20-50 кв.м в смену

Фактическиетепловыепотери

В 1.7 раза ниже нормативных Снип 2.04.14-88

Превышение нормативных после 6 месяцев эксплуатации

Экономика

В следствии низкой теплопроводности позволяет экономить до 30% теплоносителей (газа, мазута)

 

 

Пожароопасность ППУ.

Для определения степени пожароопасности ППУ испытывают на загорание и огне- и теплостойкость, а также находят скорость распространения пламени на поверхности образца. 


Отечественный изоцианатуратный пенопласт с высокой тепло- и огнестойкостью получают реакцией тримеризации полиизоцианата в присутствии фреона и активаторов. Пластификация пенопласта обеспечивается гидроксилсодержащими полиэфирами.

Изоцианатуратный пенопласт ППУ можно длительно использовать в качестве теплостойкого, диэлектрика и огнезащитного материала при температурах от —60 до +200°С, а кратковременно - и при более высоких температурах. Он трудно сгораем. При контакте его с открытым пламенем образуется поверхностный слой кокса, защищающий изолированную поверхность от воздействия высоких температур и способствующий гашению пламени. 


Так, температура поверхности, изолированной слоем ППУ толщиной 35 мм, не превышает 50°С при воздействии в течение 10 мин температуры 340°С.

Старение.

 Старение свойственно ППУ так же, как и всем органическим веществам, которые с течением времени изменяют свои свойства под воздействием окружающей среды. Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т. е. способностью сохранять свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условий. В связи с этим в течение 5 лет были проведены климатические испытания ряда пенопластов, в том числе и ППУ, в различных Климатических районах : умеренно холодном (г. Владимир), сухом жарком (г. Ташкент), теплом влажном (г. Батуми), очень холодном (Антарктида — станция «Восток»), жарком влажном (в районе экватора). Эти испытания вели в целях изучения более рационального использования пенопластов в различных условиях эксплуатации,определения их гарантийных сроков службы, улучшения эксплуатационных свойств. В результате испытания выявлено влияние на эксплуатационные характеристики пенопластов, химической природы полимеров, ячеистой структуры, видов вспенивающего агента. Установлено, что за указанный срок изменение контролируемых характеристик ППУ было практически невелико и сохранялось на допустимом уровне.

Испытания проводили как на открытых стендах, где образцы подвергались воздействию дождя, ветра, пыли, солнечной радиации, различных температур, так и в складских условиях. Отмечено некоторое деформирование образцов вследствие расширения ППУ, вспененных фреоном, или усадки ППУ, вспененных СО2. Образцы с естественной коркой более формоустойчивы, чем образцы без корки.

Поскольку в реальных условиях эксплуатации ППУ, получаемые заливкой, чаще всего защищены от непосредственного воздействия окружающей среды, то эксплуатационные условия лучше имитировать при складском хранении. Все исследованные рецептуры ППУ в этих условиях обладали удовлетворительной устойчивостью, стабильностью формы и размеров, а основные физико-механические показатели их практически не изменялись.

В отношении стойкости к старению ППУ следует отметить, что на протяжении почти 15-летнего срока эксплуатации его основные свойства остаются в допустимых пределах. Не обнаружено появление плесени, эрозии, вспучивания покрытия.

Окраска внутри пенопласта практически не изменилась. Цвет наружной поверхности от светло-желтого перешел в темно-коричневый. В местах контакта с металлом отмечено пожелтение слоя ППУ толщиной 5–10 мм. Предел прочности пенопласта при сжатии практически не изменился (при плотности до 80 кг/м3 он составляет 0,45 МПа). Ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1,5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,041 Вт/(м К). Температура раз-мягчения практически не изменилась (98С), за исключением участков, которые подвергались специальному систематическому воздействию нефтепродуктов; на этих участках температура размягчения снизилась до 65°С, а коэффициент теплопроводности увеличился до 0,046 Вт/(м К). Эти данные хорошо согласуются с расчетными, согласно которым через 30 лет хранения пенопласта коэффициент теплопроводности увеличивается на 15–35°С. Водопоглощение ППУ не превышало 0,15 кг/м кв. Диэлектрические характеристики практически не изменились.

Изменение цвета ППУ (пожелтение) обусловливается наличием свободных аминогрупп в полимере и воздействием света. Интенсивность этого процесса удается снизить изменением рецептур.

Основным фактором, вызывающим разрушение образцов при старении, является ультрафиолетовая радиация. Жесткие ППУ в процессе старения делаются более хрупкими, эластичные — более жесткими (особенно, в начале процесса). Выявлено, что свойства ППУ при старении изменяются главным образом в поверхностном слое при относительной стабильности свойств внутренних слоев.


Токсичность ППУ. 

В процессе получения ППУ в той или иной степени бывают токсичными, так как этим свойством обладают некоторые из их исходных компонентов, поэтому при получении ППУ нужно строго руководствоваться инструкциями по технике безопасности. После завершения процесса отверждения ППУ нетоксичны.

В результате проведенных исследований выявлено, что при сгорании ППУ выделяются следующие токсичные газы: НСN, угарный газ СО, углекислый газ СО2.

При отсутствии воздуха заметное количество этих газов выделяется при температуре 500°С, причем НСN адсорбируется частицами дыма. При продувке воздуха через поры ППУ резко (до максимума при температуре 500°С) возрастает выделение и последующее окисление НСN, ускоряются разложение полимера и вывод газообразных продуктов из зоны реакции. При свободном горении НСN образуется в меньшем количестве. По данным исследований с точки зрения выделения НСN по сравнению с азотсодержащими материалами, включая шерсть и шелк, ППУ являются менее токсичными. Причина этого в том, что при размягчении ППУ образуется жидковязкая масса, удерживающая HCN в зоне реакции, благодаря чему он успевает разложиться, а это ведет к снижению токсичности продуктов сгорания ППУ.

Испытания, проведенные на мышах, показали, что токсичность продуктов разложения ППУ значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях.

По данным зарубежных исследовании, содержание окислов азота в продуктах деструкции ППУ при температурах от 600 до 1000°С находится в пределах 0,2–2,0% массы исходного продукта и мало зависит от температуры. При сгорании эластичных ППУ выделяется от 0,7 до 1,6% изоцианата, имеющегося в полимочевине и золе, а концентрация его мало зависит от температуры.

В общем случае токсичность продуктов сгорания ППУ зависит от степени насыщенности данного объема изделия или конструкции пенополиуретанами (в кг/м3) и особенностей использованной марки ППУ. Наличие одновременно и других полимерных материалов, подверженных горению, усиливает степень токсичности, наличие вентиляции снижает ее. Для устранения опасности токсикации при разработке конструкций из ППУ желательно получать консультацию в Институте охраны труда и профзаболеваний АМН России.

Исследования токсикологических свойств ППУ, наряду с разработкой новых нетоксичных марок, продолжаются.Эти исследования включают качественную и количественную оценку загрязнения воздуха в процессе вспенивания, наличия запаха, степени воздействия на организм. На основе полученных результатов уже рекомендовано использовать ППУ при строительстве жилых и общественных зданий, в промышленном строительстве и машиностроении, включая судостроение и авиастроение.

 

Методы нанесения ППУ

1. Напыление

Напыляемый ППУ наносится слоями практически на любые материалы: дерево, стекло, металл, бетон, кирпич, краску, не зависимо от геометрической сложности и конфигурации, на вертикальных и горизонтальных поверхностях и даже на потолке. В результате этого отсутствует необходимость в специальном крепеже изоляции. Кроме того, ППУ-напыление инертно к кислотным и щелочным средам и может использоваться как кровельный материал, служить антикоррозийной защитой металла. Единственное необходимое к выполнению условие, поверхность, на которую проводят напыление, должна быть чистой и сухой. Металлические поверхности очищают от отслаивающейся ржавчины, пыли и грязи, при наличии жировых загрязнений обезжиривают растворителем. Оптимальная температура для проведения работ по напылению должна быть около +10- +15C. Нижний температурный предел, при котором возможно проведение работ, составляет 0- +5C. Расход материалов зависит от конкретных условий проведения работ по нанесению теплоизоляционных покрытий, таких как конфигурация изолируемой поверхности, температура окружающей среды и изолируемой поверхности. Плотность получаемого покрытия имеет широкий диапазон от 30 кг/м3 до 200 кг/м3, т.е. от рыхлой «пены» до жестких пластмасс. Технологический процесс напыления ППУ-покрытия сходен по сложности с процессом окраски пульверизатором. При этом обеспечивается высокое качество работ и короткие сроки их выполнения в отличие от традиционных технологий. Срок службы такого пенополиуретанового покрытия составляет 25-30 и более лет.

Смесь наносится на изолируемую поверхность в жидком виде. Напыление запрещается производить в холодную, влажную, туманную погоду. Не рекомендуется работать при скорости ветра более 25 км/час. Допускается использование "ветроломов". Если во время напыления начался дождь, то работы должны быть остановлены и возобновлены лишь после просыхания предыдущего слоя ППУ и поверхности. Если поверхность имеет температуру, меньшую +50С, следует распылить тонкий дополнительный слой ППУ, который изолирует поверхность. Данный слой ППУ будет плотнее и будет медленнее полимеризоваться. Следует подождать его полного схватывания (отверждения), прежде, чем приступить к напылению следующего слоя, который будет вспениваться нормально.

Прежде, чем продолжить работы, следует проверить адгезию к подложке первого напыленного слоя. При напылении в условиях пониженных температур (ниже +50С) особое внимание следует обратить на конденсацию паров на холодной поверхности. (рекомендуем производить нагрев поверхности тепловентиляторами или другими доступными и безопасными способами).


Напыление обязательно следует начинать с труднодоступных мест Каждый последующий слой напыляется на предыдущий сразу после его отверждения.
Обычная толщина одного слоя составляет 10-15мм. Для обеспечения достаточной тепло и гидроизоляции необходимо производить последовательное напыление не менее, чем трёх слоёв.
При напылении больших площадей работу следует организовывать таким образом, чтобы все слои были закончены за один день.
Отделочная и защитная облицовка напылённого ППУ должна наноситься ежедневно на всю поверхность пенополиуретана, напылённого в течении дня.
В случае вынужденного перерывав работе по напылению следует предпринять все меры для того, чтобы достигнуть хорошей адгезии к предыдущим слоям (чистка, сушка и т.д.)
Поверхности, не подлежащие напылению пенополиуретана, должны быть укрыты с помощью временных средств до начала работ по напылению.

Давление рабочей смеси на выходе из пистолета до 8 атмосфер, что дает возможность производить высококачественное смешение и безвоздушное напыление в любые труднодоступные места. Сразу после нанесения происходит вспенивание в течение 1-2 секунд и затвердевание в течение 2-3 секунд. В зависимости от выполняемой задачи возможен выбор систем ППУ с широким диапазоном плотности от 35 кг/м до 120 кг/м . Пенополиуретановое покрытие с плотностью свыше 60 кг/м3 помимо теплоизоляционных свойств, приобретает гидроизоляционные характеристики, что делает его еще более интересным материалом относительно традиционных теплоизоляционных материалов требующих дополнительных мер по парогидроизоляции.

Данная технология дает возможность выполнять работы по изоляции конструкций, как в новом строительстве, так и при реконструкции. Для нанесения изоляции не требуется подготовки поверхности. Технология идеальна для изоляции стальных технологических конструкций и емкостей различной формы и размеров. Специальные добавки в пенополиуретан дают возможность не только защитить конструкцию от коррозии, но и приостановить этот процесс.

Материал обладает отличными адгезионными свойствами, идеально прилипая к горизонтальным и вертикальным поверхностям любого материала и любой формы, закрывает лагуны, швы, неровности и трещины.


Другим, также интересным направлением применения этой технологии, является утепление и гидроизоляция кровель зданий. Применение пенополиуретана в этом случае дает возможность покрывать кровли любой сложности и формы, создавая покрытие без единого стыка. Нанесение материала может происходить как на новые конструкции, так и на старые, покрытые металлом, рубероидом или шифером, не производя демонтажа старого покрытия и подготовительных работ.

2. Заливка

Используя то же оборудование (дополнительно используются различные виды смесительных головок) можно выполнять работы по заливке пенополиуретана в середину предварительно созданной конструкции, состоящей из несущего каркаса и облицовочного слоя.



Методом заливки ППУ в пресс-форму можно получать теплоизоляционные панели типа «сэндвич» (SIP, СИП панели), состоящие из отвердевшего полиуретана и облицовочных листов. В конструкцию панелей также входят быстродействующие замки для прикрепления панелей друг к другу. Пенополиуретановые сэндвич - панели гораздо легче аналогичных панелей с теплоизоляцией из минеральной ваты за счет уменьшения толщины и отсутствия металлического каркаса. Благодаря легкости данной теплоизоляции нагрузка на фундамент более, чем в 100 раз меньше, чем при применении бетона или кирпича.
Выводы 

1) Как мы видим перечень достоинств Пенополиуретана гораздо объемней и шире его слабых сторон, которые по большей части можно списать на нюансы и специфику применения данного утеплителя. Безусловно, именно качественное превосходство совокупности всех потребительских свойств и сыграло ключевую роль в становлении Пенополиуретана своеобразным золотым стандартом качества и надежности теплоизоляции.

2)Технология напыления Пенополиуретана обеспечивает высокую производительность работ и сокращает сроки проведения строительных работ. Универсальность, отличные потребительские свойства, скорость производства работ, делают Пенополиуретан строительным материалом 21 века.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Журнал РЖ 19Т. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ПЛАСТМАССЫ.ИОНООБМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ)




  1. Журнал МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНЫХ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Издательство: Издательский Дом "Академия Естествознания" (Пенза)


  1. Журнал ЖИЛИЩНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Издательство: Рекламно-издательская фирма "Стройматериалы" (Москва)


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница