Статьи

ХАРАКТЕРИСТИКИ

18.10.2018

СВОЙСТВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ.

Пенополиуретаны – легкие и прочные материалы, в которых только 3% от объема ППУ составляет твердый материал, представляющий каркас из ребер и стенок, остальные 97% – это закрытые поры, заполненные изоляционными газами и воздухом, которые являются плохим проводником тепла.

Компоненты для получения пенополиуретана.

Исходным сырьем для получения пенополиуретанов служат жидкие продукты (полиол и полиизоцианат) разной степени вязкости, при смешении которых в определенном соотношении происходит химическая реакция синтеза полимера с одновременным его вспениванием. Дозировка и смешение ППУ компонентов осуществляется специальными напылительными и заливочными оборудованиями низкого и высокого давления.

Зная эти 3 характеристики мозга, вы измените свою жизнь

Полиольный компонент ППУ (компонент «А»)

Полиол создает полимерную основу пенополиуретана при реакции с полиизоцианатом. Полиол определяет свойства готовой продукции (плотность, твердость, горючесть) и параметры протекания реакции (моментальное вспенивание и отвердение при напылении или плавное растекание, увеличение в объеме и медленное затвердевание при заливке). Компонент «А» не гремуч, невзрывоопасен и обладает малой токсичностью. Перед эксплуатацией есть необходимость в тщательном перемешивании жидкости в течение 5–10 минут специализорованным оборудованием или путем перекатывания и опрокидывания бочки.

Тайные характеристики снайперской винтовки СВД

Изоцианатный компонент ППУ (компонент «Б»)

Темно–коричневая жидкость со специфическим запахом. Токсичен, пожароопасен и легко вступает в реакцию с влагой любого рода, поэтому хранится в герметичных емкостях.Используется в качестве компонента «Б» для производства ППУ в заливочных и напыляемых системах.

Антипирены

Антипирены (Трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) — смеси, добавляемые в компонент ППУ органического происхождения для снижения его горючести.

Сырье для получения пенополиуретана, имеет десятки марок, отличающихся друг от друга плотностью, теплопроводностью, технологическими параметрами, механическими характеристиками, водопоглощением, температурой эксплуатации, гарантийным сроком и др.

При выборе сырья (ПУ–системы) прежде всего следует исходить из необходимой плотности конечного продукта. Например, если изолируются стены, то достаточно плотности 40–60 кг/м3. Если изолируются кровли, по которым впоследствии предполагается передвижение, то желательно, чтобы плотность была 60–80 кг/м3, если производится напыление изнутри на потолочную поверхность, где возможность механического воздействия равна практически нулю, плотность конечного продукта достаточно иметь 32–42 кг/м3.

Пенополиуретаны отличаются широкими технологическими возможностями получения, стойкостью к коррозии, воздействию химических сред, радиации, атмосферных факторов. Они имеют высокие теплоизоляционные свойства, высокую удельную прочность, широкий интервал рабочих температур, малую водопроницаемость и паропроницаемость.

Геометрические размеры ячеек и свойства газа, который их заполняет, влияет на теплоизоляционные характеристики пенополиуретанов.

Напыляемый пенополиуретан имеет открытую и закрытую ячейку. Открытоячеистый ППУ называют "Лёгким" (Лёгкая пена), ППУ с закрытой ячейкой Жёстким (Жёсткая пена).

Открытая ячейка

ППУ с открытыми ячейками состоит из открытых ячеек, которые взаимосвязаны друг с другом, по сути этот материал подобен губке, он эластичен. Он отлично поглощает шум, но он менее прочен и более паропроницаем. Поэтому не рекомендуется его применение для наружного утепления, и для утепления помещений с высокой концентрацией водяного пара (мансарды, чердаки, фасады, подвалы, холодильные камеры и т.д.). Применение открытоячеистого ППУ для теплоизоляции возможно только при обеспечении пароизоляции этого материала.

Закрытая ячейка

ППУ с закрытыми ячейками представляет собой полимер пористой структуры из закрытых ячеек, заполненных газом. Газ заполняет ячейки ППУ при вспенивании, и определяет теплоизоляционные свойства материала. ППУ с закрытой ячейкой обладает высокой прочностью и твердостью, маленьким весом, низкой паропроницаемостью и самой низкой теплопроводностью из всех пенопластов. За счет своей низкой паропроницаемости и теплопроводности, этот материал может применяться для утепления абсолютно любых конструкций и зданий, для утепления труб и цистерн, ангаров и холодильников.

Преимущества ППУ с закрытоячеистой структурой перед пеной с открытой ячейкой - это прочность, лучшие теплозащитные свойства, большая устойчивость к проницанию воздуха и водяного пара.

Сравнительные характеристики открыто- и закрытоячеистого ППУ

Закрытоячеистый ППУ	Открытоячеистый ППУ
"Жёсткая пена"	"Мягкая пена"
Имеет плотность кг/м3 28-40	Имеет плотность кг/м 39-20
Коэффициент теплопроводности Вт/м*К 0,019-0,030	Коэффициент теплопроводности Вт/м*К 0,03-0,045
Количество закрытых ячеек, % Более 95	Количество закрытых ячеек, % Менее 40
Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом 30:1	Расширение (подъем пены) по сравнению с первоначальным объемом 100:1
Плотность, кг/м3 28-300	Плотность, кг/м3 8-20
Паропроницаемость Мг/(мчПа) 0,02-0,05	Паропроницаемость Мг/(мчПа) 0,08-0,1
Влагопоглощение, % 1-2	Влагопоглощение, % 25-100
Гидроизоляционные свойства - да	Гидроизоляционные свойства - нет
Звукопоглощение - хрошее	Звукопоглощение - высокое
Расчитан для внешнего утепления домов.	Рассчитан для внутреннего утепления домов.
Предназначен для железобетонного, кирпичного и монолитного домостроения, промышленных объектов, емкостей, транспорта	Предназначен в основном для деревянного и каркасного домостроения, может использоваться как звукоизоляция
Для внутреннего утепления можно применять, но должна быть предусмотрена система приточно-вытяжной вентиляции (для сохранения нормального микроклимата)	Может использоваться для наружного утепления, но требуются дополнительные защитные мембраны (от влаги, пара и ветра)
Не гигроскопичен (% влагопоглощения практически нулевой), не требует паро- ветро- влагозащитных мембран	Гигроскопичен (поглощает влагу), требуется применение защитных мембран. Намокая, временно теряет теплоизолирующие свойства. Высохнув, полностью восстанавливает все свои характеристики.
Применим для конструктивов из следующих материалов: кирпич, бетон, металл	Применим для конструктивов из следующих материалов: дерева, пено- и газо- бетона
Более низкий коэффициент теплопроводности в отличии от мягкого, поэтому стоимость за м3 практически в 2 разы выше мягкого ППУ.	Более высокий коэффициент теплопроводности сравнивая с жестким ППУ, поэтому слой мягкого пенополиуретана в два раза больше, чем аналогичный слой жёсткого пенополиуретана (100мм мягкого ППУ = 45мм. Жесткого ППУ)
Более высокая стоимость за метр кубический в сравнении с лёгкой пеной	Более низкая стоимость за метр кубический в сравнении с жёсткой пеной

Жёсткие пенополиуретаны, применяемые в строительстве, отличаются высокими теплоизоляционными свойствами, широким интервалом рабочих температур, высокой удельной прочностью, малой водо- и паропроницаемостью, широкими технологическими возможностями получения, стойкостью к коррозии, воздействию атмосферных факторов, химических сред, радиации.

Свойства пенополиуретанов (ППУ)

Теплоизоляционные характеристики жестких пенопластов зависят от герметических размеров ячеек, и коэффициент теплопроводности колеблется от0,019 до 0,035 Вт/(м К). Для сравнения: керамзитовый гравий имеет коэффициент теплопроводности от 0,12 до 0,14 Вт/(м К), пеностекло или газостекло - 0,84 Вт/(м-К), ваты минераловатные прошивные - 0,056 Вт/(м К). Применяемые марки ППУ не теряют своих теплоизоляционных и прочностных свойств в процессе эксплуатации при температурах от минус 100 °С до плюс 100 °С. Некоторые марки ППУ выдерживают без ухудшения эксплуатационных свойств повышенную температуру до 320 °С, а другие марки - пониженную до минус 250 °С.

Звукопоглощение ППУ зависит от их демпфирующих свойств, степени эластичности, толщины изоляционного слоя, воздухопроницаемости. Звуковая способность ППУ определяется степенью поглощения звуковой энергии частицами воздуха внутри ячеек и работой трения при движении частиц между сообщающимися ячейками, а также жесткостью ячеистого каркаса или частотой возбужденных колебаний. Для устранения отражения звука от слоя ППУ нужно его импеданс (сопротивление среде) сделать равным импедансу воздуха. В этом отношении лучшими свойствами обладают ППУ малой плотности. Экспериментально установлено, что наибольшее шумопоглошение обеспечивают полуэластичные ППУ.

Практически звукопоглощающие свойства ППУ повышают различными способами:

в зоне низких частот - подбором величины воздушного промежутка между слоем ППУ и вибрирующей конструкцией; в зоне средних частот - подбором рецептур с таким расчетом, чтобы резонансные частоты полимерных перегородок находились за пределами рабочего диапазона частот звуковых колебаний; в зоне высоких частот - перфорированием пленочных покрытий.

Химическая стойкость ППУ выше стойкости других пенопластов. Пары химических веществ до предела допустимой концентрации не разрушают их. ППУ стойки к следующим агрессивным средам: бензину, бензолу, галогеноуглеводородам, разбавленным кислотам, маслам, пластификаторам, спиртам; ограниченно стойки к кетокам, эфирам, концентрированным кислотам. Такие свойства ППУ расширяют возможности их использования в химической и нефтехимической промышленности. Пенополиуретаны, нанесенные на металлическую поверхность, защищают ее от коррозии как слоем собственного пенопласта, так и пленками, образующимися в процессе вспенивания на поверхностях пенопласта со стороны металла и со стороны внешней среды. Эффективность защиты определяется используемой маркой ППУ и степенью повреждения слоя покрытия.

Водопоглощение ППУ не превышает 1-3% по объему за 24 часа и зависит от особенности используемой рецептуры. С увеличением плотности снижается водопоглощение. Используя гидрофобизирующие добавки (например, касторовое масло) в рецептуру, можно уменьшить водологлощение в 4 раза. Стойкость ППУ к длительному воздействию воды особенно актуальна для судостроения. Поропласты интенсивно поглощают воду за счет заполнения макроячеек во всем объеме образца и сорбции воды стенками ячеек. Водопоглощение пенопластов значительно меньше, так как влага через стенки ячеек диффундирует медленно. Установлено, что ППУ отличаются хорошей формоустойчивостью при длительном воздействии воды. После месячной выдержки объем образцов ППУ увеличился всего на 2,5%, затем началась усадка, которая через 3 года составила 1% по объему или 0,3% - ло линейным размерам. Объем образцов ППУ после месячного испытания увеличился до 4%, а после трехлетней выдержки приблизился к исходному.

Огнестойкость и термостойкость. Применяемые фирмой ППУ принадлежат к самозатухающим (С), трудновоспламеняемым (ТВ), трудносгораемым (ТС) пенополиуретанам. Практически повышение огнестойкости ППУ, как и других пенопластов, обеспечивают в основном двумя способами: химической модификацией рецептуры и введением наполнителей. Первый из них более дорогой и трудоемкий, второй применяют чаще. В качестве наполнителей используют галоген, фосфоросодержащие соединения. В ряде случаев целесообразно наполненный ППУ наносить в качестве покрытия на поверхность ранее вспененного ППУ в виде тонкого слоя. Такие двуслойные покрытия можно использовать в тех отраслях народного хозяйства, где к покрытиям предъявляют повышенные требования в отношении огнестойкости. Огнестойкость и термостойкость ППУ можно обеспечивать нанесением на их поверхность специальных покрытий типа ФУКАМ.

Экология.

Применяемые фирмой пенополиуретаны в процессе эксплуатации экологически безопасны. Имеются соответствующие разрешения на применение пенополиуретана санитарно-эпидемиологическими органами.

Старение.

Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т.е. способностью сохранить свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условии. Климатические испытания проведены в различных районах: умеренно холодном (г. Владимир), сухом жарком (г.Ташкент), очень холодном (Антарктида, станция «Восток»), жарком влажном (в районе экватора). В результате испытаний установлено, что изменение контролируемых характеристик ППУ было практически невелико и сохранилось на допустимом уровне. Удовлетворительную стойкость ППУ при непосредственном воздействии на них атмосферных факторов можно проиллюстрировать на примере нанесения напыления на нефтехранилища в Москве, Екатеринбурге, Красноярске, Чите. За 15 лет эксплуатации на этих объектах не обнаружено появление плесени, эрозии, вспучивания покрытия. Окраска внутри ППУ практически не изменилась. Цвет наружной поверхности из светло-желтого перешел в темно-коричневый. Предел прочности практически не изменился, ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1,5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,04 Вт/(м К). Температура размягчения практически не изменилась. Эти данные хорошо согласуются с расчетными, согласно которым через 30 лет хранения пенополиуретана коэффициент теплопроводности увеличивается на 15%. Водопоглощение ППУ не превышало 0,15 кг/куб.м. 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.

Радиационная стойкость ППУ.

При ионизирующем излучении выявлено некоторое уменьшение (на 0,3-2,4%) массы образцов жестких ППУ. Прочность увеличивается на 20-40%. При воздействии излучения изменяются диэлектрические характеристики: тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц уменьшается в 2 раза, а диэлектрическая проницаемость заметно изменяется. Объемное сопротивление при этом монотонно увеличивается. С ростом частот диэлектрическая проницаемость уменьшается незначительно при температурах до 100 °С. Главным параметром, определяющим диэлектрическую проницаемость в области температур до 100 °С, является плотность ППУ.

Токсичность.

После завершения процесса отвердения (10-20 сек.) пенополиуретаны нетоксичны. При температуре 500 °С выделяются угарный и углекислый газы. Испытания, проведенные на мышах, показали, что токсичность продуктов разложения пенополиуретанов значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях.

Гарантийный срок.

Применяемые фирмой марки пенополиуретанов сохраняют свои свойства от 15 до 50 лет. Длительное ультрафиолетовое облучение незащищенных пенополиуретанов в стыке, соответствующее 60-летнему периоду эксплуатации, не оказывает заметного влияния на их физико-механические свойства на глубине более 10 мм от поверхности. При длительном воздействии переменных температур и циклической деформации, соответствующих 40-летнему периоду эксплуатации, пенополиуретаны не крошатся, образования трещин и других нарушений макроструктуры не происходит.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ:

Наименование показателей	Величина для различных марок ППУ
Кажущаяся плотность, кг/м.	18..300
Разрушающее напряжение, МПа,	при сжатии 0,15..1,0, при изгибе 0,35..1,9
Теплопроводность, Вт/м*К, не более	0,019..0,03
Кол-во закрытых пор, не менее	85..95
Водопоглощение, % объема	1,2..2,1
Горючесть	ГОСТ 12.1.044 (трудногорючие)

Химическое соединение	Реакция ППУ
Морская вода, мыльная пена	Стоек
Бензол, толуол, ксилол, бензин, керосин	Стоек
Растительные масла и животные жиры	Стоек
Метиленхлорид, четыреххлористый углерод	Набухает
Спирт, ацетон, стирол, этилацетат	Набухает
Концентрированная соляная кислота	Набухает
Концентрированная серная, азотная кислоты	Растворяется

АДГЕЗИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА С НЕКОТОРЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Алюминий	1,0 кг/кв.см
Сталь, волокнит	1,5 кг/кв.см
Древесина (фанера)	1,5 кг/кв.см
Чугун, оцинкованное железо	2,0 кг/кв.см
Бетон	2,5 кг/кв.см

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ПЛИТАМИ ППУ И МИН. ВАТОЙ