книги из ГПНТБ / Свойства и применение вспененных пластических масс [сборник статей]

Предполагалось, что тяжи квадратного сечения заделаны в

потерю устойчивости тяжей, входящих своими концами в один узел, считаем, что тяжи работают в режиме продольно-попереч­ ного изгиба по схеме с одним защемленным концом. Расчеты 14-гранной ячейки ППУ позволяют записать обобщенную фор­ мулу диаграмм сжатия:

18

1-----В -_ ! (,+^ L P )

\ Узакр/

80

где эллиптический интеграл, стоящий в скобках, связан в пара­ метрическом виде с деформацией пенопласта е уравнением:

результатов. В таблице представлены опытные и расчетные ха­ рактеристики некоторых ППУ, полученных с использованием расчетных формул (3—4). Из таблицы видно, что расчетные данные удовлетворительно согласуются с экспериментом. Вы­

и расчетных данных показало удовлетворительное их соответ­ ствие, что еще раз подтверждает изложенное выше объяснение характера деформации ППУ.

81

Вы в о д ы

1.Экспериментально исследовано влияние ячеистой струк­ туры на характер деформации жестких и эластичных ППУ.

2.Показано, что для расчета механических характеристик ППУ низкого об. в. может быть использована модель с тяжами, работающими в режиме продольно-поперечного изгиба при до-, критических и закритических деформациях.

3.Сопоставлением опытных и расчетных данных показано удовлетворительное их соответствие.

ЛИТЕРАТУРА

1.Benning С. I., J. Cell. Plast., 3, № 3, 125—137 (1967).

2.Landler I., J. Cell. Plast, 3, № 9, 400—404 (1967).

3.Bolin S, Cot P, J. Chem. Eng. Date, 4, № 3, 261—265 (1959).

85(1961).

8.Frisch K. C„ J. Cell. Plast, № 1, 321—330 (1965).

9.Frisch К. C, Cell. Plast, Washington (1967).

10.Paffrath H. W„ Plastica, 8, № 5, 234—243 (1968).

11.Романенков И. Г. Пластические массы, № 11, 33—35 (1968).

12.Hilado J, J. Cell. Plast, 3, № 4, 161—167 (1967).

13.Селиверстов П. И, Поляков Ю. Н. Пластические массы, № 1, № 47— 49, (1967).

14.Кафенгауз А. П, Кафенгауз И. М, Мурашова В. И. Пластмассы, № 9,

13—16 (1965).

15.Smith Н„ J. Appl. Pol. Sci, 9, № 12, 3851—3861 (1965).

16.Burchett О. L, Appl. Pol. Symp, № 5, 139—159 (1967).

17.Traeger R. K, Chem. Eng. Progr, 64, № 2, 56—59 (1968).

18.Романенков И. Г. Пласт, массы, № 3, 69—71 (1967).

19.Hartsock J. A, J. Cell. Plast, 3, № 2, 81—90 (1967).

20.Suminocura T, и др. Japan J. Appl. Phys„ 7, № 4, 330—334 (1968).

21.Briscall H„ Thomas C. R„ Brit. Plast, 41, № 7, 79—84 (1968).

22.Hilado C. J, Chem. Eng, 74, № 20, 190—196 (1967).

23.Поляков Ю. H, Тараканов О. Г, В кн. «Проблемы физико-химиче­

ской механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов». Рига, 1967.

24.Reichherzer R, Kunststoffe—Plastics, 14, № 3, 83—87 (1967).

25.Chessin N„ Driver V. E„ J. Cell. Plast, 3, № 4, 185—191 (1967).

26.Doherty D. J, Ball G. W, Plast. Inst. Trans, and J, 35, № 115, 345—

352(1967).

27. Gent A. N, Rusch К. C, Cellular Plastics, Waschington (1967).

28.Паншин Б. И. и др. Пластические массы, № 12, 31 (1963),

29.Паншин Б. И. и др. Пластические массы, № 2, 39 (1964).

30.Harding R. Н„ J. Cell. Plast, 1, № 7, 325 (1965).

31.Harding R. H, Hilado C. J, J. Appl. Pol. Sci, 8, № 5, 2445—2460

(1964).

32.Harding R. H. Mod. Plast, 37, № 6, 156 (1960).

33.Schmidt W, Kaltetechn.—Klimatizier, 20, № 12, 387—393 (1968).

34.Oka Syoten, Yamane Kunico, J. Pol. Sci, № 115, 283—284 (1966).

35.Norton J, J. Cell. Plast, 3, № 1, 23—37 (1967).

36.Harding R. H, J. Cell. Plast, 2, № 4. 206—213 (1966).

82

ГОРЕНИЕ НАПОЛНЕННОГО ЖЕСТКОГО ППУ

В. П. Черепанов, И. В. Шамов, О. Г. Тараканов

Жесткие ППУ используются в различных отраслях народно­ го хозяйства. Во многих случаях применения от него требуется высокая стойкость к действию открытого пламени.

В настоящее время известно большое количество способов снижения горючести пластмасс /1/, которые можно условно раз­ бить на две группы:

1.химическая модификация;

2.введение наполнителей.

Химическая модификация представляет собой классический, но в большинстве случаев дорогой и трудоемкий способ получе­ ния огнестойких материалов.

Введение различных наполнителей, особенно галоген- и фос­ форосодержащих, соединений сурьмы и т. п., в настоящее время широко используется. Этот способ наиболее прост и позволяет варьировать состав, количество и дисперсность наполнителя. Представляет значительный интерес использование в качестве огнегасящих добавок дешевых инертных минеральных наполни­ телей. В качестве такого наполнителя может быть использован обычный речной песок.

Целью настоящей работы является исследование влияния содержания песка на процесс горения и коксообразования жест­ кого закрытоячеистого ППУ.

В качестве исходного использовали ненаполненный ППУ (ТУ В — 151—69) на основе сложного ПЭФ. Используемый в качестве наполнителя речной песок разделяли на фракции с раз­ мером частиц 0,14-0,2, 0,2-^-0,3, 0,34-0,5 и 0,5ч-1,0 мм, после че­ го высушивали до постоянного веса. Приготовленный таким пу­ тем наполнитель в необходимом количестве вводили в один из компонентов реакционной смеси (например, ПЭФ) и тщательно перемешивали механической мешалкой. Наполненный ППУ по­ лучали по общепринятой технологии вспенивания. Для оценки горючести исходных и наполненных образцов был использован метод свободного горения. Образцы размером 30X30X150 мм, взвешенные с точностью до 0,001 г, закрепляли с торцов и уста­ навливали под углом 30°. Поджигание образца осуществлялось от пламени (высотой 40±2 мм) спиртовой горелки в течение

84

столько малой, что образец поддерживает горение только при наличии пламени внешнего источника. Испытания такого мате­ риала по методу огневой трубы /3/, показали, что АР при горе­ нии в таких жестких условиях составляют ~ 1 %.

Результаты, полученные выше, относятся к ППУ, наполнен­ ному песком со средним диаметром частиц 0,3—0,5 мм. В табли­ це приведена зависимость АР ППУ от размера частиц вводимой фракции песка (содержание наполнителя 100%). Из таблицы видно, что с уменьшением размеров частиц АР уменьшается. Это сопровождается увеличением времени горения образцов. Следовательно, скорость горения ППУ, наполненных более мел­ ким песком, ниже скорости горения образцов с крупным песком при одном и том же его весовом содержании, что объясняется увеличением суммарной поверхности наполнителя при уменьше­ нии размеров его частиц.

Влияние фракционного состава наполнителя на характеристики горения ППУ

Этот результат имеет существенное значение, т. к. в случае при­ менения более мелких фракций позволяет снизить содержание наполнителя.

Существенное снижение горючести за счет наполнения соп­ ровождается увеличением веса и теплопроводности ППУ. Одна­ ко, если наполненный ППУ использовать в качестве покрытия, которое будет наноситься на поверхность готового пенопласта в виде тонкого слоя, то это фактически приведет только к улуч­ шению огнестойкости без заметного ухудшения основных свойств ППУ в целом. Технологически такая операция может проводиться в два приема: сначала получают необходимый по толщине слой ППУ, на поверхность которого наносят тонкий слой композиции, содержащий наполнитель. После вспенивания последнего слоя, образуется ровное покрытие стойкое к дейст­ вию пламени. Такие покрытия могут найти широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно там, где к ППУ предъявляются повышенные требования в отношении по­ жароопасности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шмидт, «Химия и технология полимеров», № 8, с. 106 (1966).

2. Семенов Н. Н., «Развитие теории цепных реакций и теплового воспла­ менения», М., «Знание», 1969.

3. Временная инструкция по определению группы горючести (возгораемо­ сти) твердых веществ и материалов, М., ЦНИИПО, (1966).

86

СТАРЕНИЕ ППУ В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Л. В. Невский, А. Г, Дементьев

Сохранение основных свойств материала в процессе эксплуа­ тации является одним из главных критериев промышленного ис­ пользования этого материала. Поэтому в настоящей работе бы­ ла предпринята попытка проанализировать изменение некото­ рых физико-механических показателей ППУ после старения в различных климатических районах страны.

Натурные испытания ППУ проводились по методике /1/. Бы­ ли выбраны следующие климатические районы: умеренно-холод­ ный (г. Владимир), сухой жаркий (г. Ташкент), теплый влаж­ ный (г. Батуми). Были выставлены параллельно на открытых стендах и в складских условиях образцы как эластичных, так и жестких ППУ на основе простых и сложных ПЭФ. Образцы имели форму параллелепипедов размерами 170X70X40 мм. На открытых стендах образцы подвергались воздействию всех фак­ торов светопогоды — солнечной радиации, дождя, ветра, пыли, температурным воздействиям (в том числе суточные и сезоные переходы через 0°С), тогда как в складских условиях осуществ­ лялось лишь температурное воздействие.

Прежде всего был оценен характер изменения внешнего вида образцов ППУ. Оказалось, что при старении на открытых стен­ дах лицевые поверхности брусков сильно темнели (цвет изме­ нялся от светло-желтого до темно-коричневого), при этом коэф­ фициент отражения поверхности уменьшался в 3-4-5 раз во всем диапазоне длин волн видимого спектра. В этих условиях наблю­ далось также заметное деформирование образцов жесткого ППУ, связанное либо с некоторым расширением ППУ при вспе­ нивании фреоном, либо с его усадкой при вспенивании С 02. Как показали дальнейшие исследования, этот эффект оказался обус­ ловленным релаксацией деформации ППУ низкого об. в. под дей­ ствием перепада давления газа внутри и снаружи замкнутых ячеек. Испытания показали, что жесткие ППУ рец. ППУ-305А и ППУ-3 (с коэффициентом пены 1,35) более формоустойчивы, чем ППУ-ЗН и ППУ-ЗС. ПУ с технологической коркой имеют

87

стабильность размеров более высокую, чем образцы ППУ без технологической корки. После двух лет испытаний ППУ в склад­ ских условиях размеры образцов заметно не изменились. Хотя стабильность размеров образцов ППУ на простых ПЭФ оказа­ лась лучше, было отмечено, что при испытаниях на атмосферостойкость (на открытых стендах) материал подвергается значи­ тельно большей поверхностной эрозии, чем ППУ на сложных ПЭФ. Основные физико-механические показатели жестких ППУ после двух лет климатических испытаний в складских и полевых условиях сохранились на уровне требований ТУ и изменились незначительно.

Стендовые испытания эластичных ППУ на основе простых и сложных ПЭФ (табл. 1—2) показали аналогичные особенности в поведении материалов при длительных климатических воздей­ ствиях. Из табл. 1—2 видно, что эластичные ППУ на основе про­ стых ПЭФ при экспонировании на открытых стендах обнаружи­ вают значительную потерю в весе (ЛР) и объемов (AV) образ­ цов за счет сильной эрозии материала с лицевой поверхности брусков. Эрозия в большой степени зависит от района экспони­ рования образцов и увеличивается в районах с большим уров­ нем солнечной радиации. Основные физико-механические харак­ теристики эластичных ППУ, в том числе напряжение при 20% сжатии (о 20% у) и эластичность по отскоку (Эл.) после старе­ ния в течение 2-х лет изменились мало (табл. 1—2). Вероятно, ос­ новные изменения, которые вызывают атмосферные воздействия в ППУ, происходят на поверхности образцов, а материал внутри экспонируемых брусков остается скрытым от этих воздействий и не претерпевает больших изменений.

Таблица 1

Результаты испытания на атмосферостойкость эластичного ППУ

Полученные результаты позволяют сделать предварительное заключение о стойкости ППУ к климатическим воздействиям.

88

Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации ППУ, как пра­ вило, защищен от непосредственного воздействия окружающей атмосферы (дождя, солнечной радиации, ветра и т. д.) наиболее близко реальные условия эксплуатации ППУ будет имитировать складское хранение. Как видно из полученных результатов, ППУ всех исследованных рецептур обладают в этом случае удовлетво­ рительной стойкостью к климатическим воздействиям: даже при жестких испытаниях (в свободном виде) стабильность фор­ мы и размеров образцов — хорошая, а основные физико-механи­ ческие показатели ППУ после двух лет хранения на складе практически не меняются. Хотя на практике защита ППУ от ок­ ружающей атмосферы обеспечивается различными способами (облицовка изделий стеклопластиком, сохранение технологиче­ ской корки и т. д.) в отдельных случаях не исключена возмож­ ность длительного воздействия на ППУ различных погодных факторов. В этих случаях следует учитывать проявление отме­ ченных выше особенностей в поведении ППУ.

Вкачестве иллюстрации удовлетворительной стойкости ППУ

куказанным выше условиям эксплуатации ниже представлены результаты оценки стабильности ППУ рец. ППУ-ЗН при исполь­ зовании его для длительной (до 7 лет) теплоизоляции нефтехра­ нилищ в умеренно-холодном климатическом районе.

Владимирским НИИСС совместно с СКВ «Транснефтьавтоматика» ППУ марки ЗН было напылено несколько резервуаров

емкостью 75-Ь 1800 м3. Толщина теплоизолирующего слоя со­ ставляла 40-ь60 мм. Температура нефтепродуктов поддержива­ лась в пределах 40-ь80°. Защитой ППУ от непосредственного воздействия окружающей атмосферы служила технологическая поверхностная пленка, образующаяся при напылении ППУ.