Полистирольный пенопласт

Пенополистирол (ПС) представляет собой газонаполненный термопластичный материал на основе полистирола или на основе его производных или сополимеров. В основном пенополистирол получают вспениванием полимера парами легкокипящей жидкости, например, так получают пенополистирол марок ПСБ, ПСБ-С.

Вспениванием композиций на основе полистирола с газообразователями изготавливают пенополистирол марок ПС-1, ПС-4, ПС-5 и др. Кажущаяся плотность ПС-1 – 70…200, ПС-4 – 40…65, ПС-5 марки А – менее 50, марки Б – более 50, ПСБ-С – 15…50 кг/м³. (Плотность монолитного полистирола составляет 1050 кг/м³).

Полистирольные пенопласты обладают малым водопоглощением, высокими тепло- и электроизоляционными свойствами, которые зависят от плотности. С увеличением плотности улучшаются механические характеристики, снижается показатель водопоглощения, но ухудшаются теплоизоляционные свойства.

Пенополистирол обрабатывается ручным столярным инструментом и на деревообрабатывающих станках. В нагретом состоянии плиты могут гнуться, штамповаться. Детали из пенополистирола прочно склеиваются между собой, с металлами, древесиной, пластмассами (клеи ВИАМ Б-3, БФ-2, ПУ-2). Клеи наносятся кистью или шпателем.

Недостатки полистирольных пенопластов: повышенная растворимость в большинстве органических растворителей, горючесть, низкая максимальная рабочая температура (Т_раб=60…70°С).

Пенопласты ПС-1, ПС-4, ПС-5 применяют как теплоизоляционный материал в холодильных установках; ПС-1, ПС-4 - в производстве спасательных и переправочных средств в качестве легкого заполнителя; ПС-1, ПС-2 - в радиотехнике в качестве радиопрозрачного материала, при изготовлении обтекателей радиолокационных станций, герметизирующих колпаков.

Пенопласты на основе кремнийорганических полимеров (пенополиорганосилоксаны)

На основе кремнийорганических полимеров получают эластичные (пенорезины или губчатые резины и пеногерметики) и жесткие пенопласты. Основной метод получения материалов и деталей – вспенивание композиций, содержащих газообразователи. Иногда полиорганосилоксановую композицию насыщают инертным газом (N₂) под давлением.

Детали из эластичных пенополиорганосилоксанов после смешивания компонентов путем вальцевания формуют прессованием. Во время прессования в закрытых пресс-формах при 110…120°С происходят формообразование массы, ее частичная вулканизация, разложение газообразователя и насыщение массы газом. Далее при более высокой температуре структура пенопласта фиксируется вулканизацией.

При изготовлении деталей из жестких пенопластов компоненты (полимер, газообразователи и др.) смешиваются путем вальцевания и выпускаются в виде порошкообразного полуфабриката. При производстве деталей при 80…100°С порошок плавится, при 120…130°С происходит разложение газообразователя и начинается отверждение. При нагревании до 170°С степень отверждения достигает 20…30%. Полное отверждение происходит при 200°С за 12 часов или при 250°С за 6 часов. Линейная усадка при отверждении составляет 2…2,5%. Пенопласты на основе кремнийорганических полимеров отличаются высокой тепло- и термостойкостью. Они способны длительно (сотни часов) сохранять хорошие теплоизоляционные и диэлектрические свойства при 250°С и кратковременно (несколько часов)  при 350°С. При введение наполнителей (асбестовые волокна или молотый асбест, кварц, окислы металлов, мелкодисперсный алюминий и др.) повышается термостабильность пенопластов. Они приобретают способность выдерживать длительный нагрев при 350°С и кратковременный – при 450°С.

Пенополиорганосилоксаны обладают низкой прочностью. Для повышения их общей прочности и ударопрочности их армируют различными волокнами, с той же целью пенопласты получают из смеси кремнийорганических полимеров с эпоксидными, фенолоформальдегидными, полиуретановыми и др. смолами, но при этом снижается термостойкость, увеличивается теплопроводность и изменяются другие свойства получаемых пенопластов.

Пенопласты применяют в качестве теплоизоляционных, электроизоляционных материалов и заполнителей в конструкциях, длительно работающих при температурах 200…350°С и кратковременно – при 400…450°С, а также в абляционно-стойких покрытиях.

Пенопласты на основе кремнийорганических полимеров выпускаются в виде пеногерметиков ВПГ-1, ВПГ-2 с кажущейся плотностью 300…500 кг/м³ и в виде жестких пенопластов К-40 и К-9 с кажущейся плотностью 250…300 кг/м³.