книги из ГПНТБ / Павлов В.А. Пенополистирол

В книге подробно рассмотрены свойства (физнко-мехі ческие, теплофизические, электрические, акустические) д полистирола, технология изготовления изделий из пеногі стирола прессовым и беспрессовым методами, режимы механической обработки.

Описаны области применения пенополистирола, техн экономическая эффективность его производства и тех: безопасности при работе с пенополистиролом.

Книга предназначена для инженерно-технических рг ников, занимающихся переработкой и применением'поя. ров.

Е$,

© Издательство «Химия», 1973 г.

ВВЕДЕНИЕ

і Пенопласты можно получать почти из всех известных пластмасс. Сохраняя многие свойства монолитных пластмасс, пенопласты отличаются от них легкостью, отличными электрическими характеристиками, хороши­ ми теплоизоляционными и акустическими свойствами. Вспененные пластмассы имеют структуру твердой пены с ячейками, изолированными друг от друга или сооб­ щающимися между собой и с атмосферой. Замкнуто­ ячеистые вспененные пластмассы часто называют пено­ пластами, а открытоячеистые — поропластами. Такое деление, однако, весьма условно, и на практике не удается получить вспененную пластмассу только с от­ крытыми или только с закрытыми порами. При незна­ чительных изменениях технологического режима один и тот же материал может иметь различное соотношение открытых и закрытых, порѵ

Все сказанное выше о пенопластах относится и к пенополистиролу, рассмотрению свойств, технологии переработки и применения которого посвящена данная монография.

В 1946 г. А. А. Берлиным, А. А. Моисеевым, Ф. X. Абель и М. В. Соболевским был предложен способ по­ лучения пенопластов -на основе термопластичных поли­ меров. По этому способу смесь полимера и газообразователя прессуют при повышенной температуре в гер­ метичных формах. Во время прессования при повышен­ ной температуре (120—180° С) и давлении 120— 170 кгс/см2 происходит разложение газообразователя и растворение выделяющихся газов в расплавленном по­ лимере. Вспенивание материала осуществляется без применения вакуума при температуре размягчения по­

5

Г Л А В А І

ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОПОЛИСТИРОЛА

Для получения пенополистирола используют эмуль­ сионный порошкообразный полистирол или суспензион­ ный бисерный полистирол. В первом случае порошкооб­ разный полимер смешивают с твердым порообразующим компонентом (газообразователем), композицию прессу­ ют, затем полученные заготовки вспенивают.гСуспензионный бисерный полистирол, применяемый для получе­ ния изделий по беспрессовой технологии, должен содер­ жать газообразователь. Для этого стирол полимеризуют в присутствии порообразующего компонента или поли­ мер насыщают им после окончания полимеризации. "\

Получение гранул полистирола для вспенивания

Гранулы полистирола, ПСБ для вспенивания получа­ ют суспензионной полимеризацией стирола. Сущность метода состоит в том, что мономер диспергируют в жидкой фазе, главным образом в водной, путем меха­ нического перемешивания с применением соответству­ ющих стабилизаторов, предотвращающих коалесценцию частиц, с последующей полимеризацией образовавшихся капель мономера. Полимеризацию проводят в присут­ ствии газообразователя, инициатора, эмульгатора и стабилизатора. Лучшими стабилизаторами являются сополимер метилметакрилата и метакриловой кислоты (0,5%) и сольвар (0,1%) 94.

Для придания полимеру негорючести в автоклав пе­ ред полимеризацией вводят 3—5% антипиренов — раз­ личных бром- и хлорсодержащих органических соеди­ нений.

7

3,5 кгс/см2 в течение 18—20 ч. Образовавшийся поли­ стирол в виде бисерного порошка в водном растворе после отстаивания в течение 30 мин всплывает на по­ верхность. Взвешенные в воде гранулы полимера лег­ ко отделяются от дисперсионной среды без применения электролитов. Высушенные готовые гранулы засыпают в полиэтиленовые мешки (по 15—20 кг). При хранении гранул в такой упаковке в сухом помещении с темпе­ ратурой не выше 25° С заводы-изготовители гарантиру­ ют неизменность свойств продукта в течение 2 месяцев.

В работах 89-95 приведены результаты исследований суспензионной полимеризации стирола в присутствии различных инициаторов, в частности перекиси бензо­ ила и динитрила азо-бис-изомасляной кислоты, а также влияния антипиренов на протекание реакции. Установ­ лено, что скорость реакции полимеризации, иницииро­ ванной динитрилом азо-бис-изомасляной кислоты, при больших степенях полимеризации намного меньше ско­ рости полимеризации в присутствии перекиси бензоила.

В обоих, случаях скорость полимеризации уменьшается - в результате реакции передачи цепи через молекулы газообразователя (изопентана или изопентановой фрак­ ции) :

Кроме того, гранулы полистирола, полученные в при­ сутствии динитрила азо-бис-изомасляной кислоты, часто содержат пузырьки газа — азота, выделяющегося при разложении инициатора. Это затрудняет дальнейшую промывку и центрифугирование полимера. Полимер, полученный в присутствии перекиси бензоила, характе­ ризуется более равномерным распределением изопента­ на между отдельными гранулами. Поэтому для получе-

8

ния полистирола для вспенивания в качестве инициато­ ра рекомендуется применять перекись бензоила.

При исследовании влияния на протекание полимери­ зации антипиренов использовали тетрабром-п-ксилол (0,5 вес. %). Он, мало снижая скорость полимериза­ ции, значительно уменьшает средний молекулярный вес полимера. Это свидетельствует о высокой скорости ре­ акции передачи цепи через молекулы тетрабром-/г-кси- лола, в результате чего пенополистирол ПСБ-с (самозатухающий) имеет низкие показатели механических свойств. Поэтому антипирены следует применять в минимальныXколичествах.

В ФРГ разработай97 промышленный способ получе­ ния гранул полистирола для вспенивания, заключаю­

Гранулы полистирола для вспенивания получают так­ же полимеризацией стирола в водной суспензии, содер­ жащей один низкотемпературный и один высокотемпе­ ратурный перекисный инициатор. Смесь сначала нагре­ вают до температуры, при которой основным инициатором реакции является низкотемпературный. После этого к смеси добавляют порофор и температуру повышают до значения, при котором основным иници­ атором реакции полимеризации является высокотемпера­ турный. В полученных гранулах содержится не более 0,5 вес.% остаточного мономера96.

Полистирол для вспенивания получают также97 сус­ пензионной полимеризацией стирола в водной среде с добавкой в реактор в конце процесса (когда частицы образующегося полимера достигают максимальной вели­ чины) порообразующего вещества (пентан, гексан и т. п.). В реактор ■загружают смесь следующего со­ става (в вес. ч.):

9