Современные полимерные теплоизоляционные материалы. Учебное пособие для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство

мованный ППС. При этом водопоглощение полимерной теплоизоляции из экструзионного ППС после эксплуатации в течение пяти лет достигает 8 % об., что закономерно приводит к росту его теплопроводности.

При температуре изолируемой поверхности до 130° срок эксплуатации теплоизоляции из ППУ-скорлуп с гибкой наружной оболочкой из полимерной пленки достигает 30 и более лет. Такая долговечность обеспечивается при условии надежной герметизации продольных и поперечных стыков между скорлупами. Эксплуатируемые в европейских странах по 30–50 лет трубопроводы из теплоизоляции ППУ-скорлуп в оболочке из полиэтилена в России часто начинают выходить из строя на 2–4-й год эксплуатации. Это обусловлено как низким качеством такой изоляции, так и отсутствием контроля влажности изоляции. В России в настоящее время действует до 10 заводов по выпуску предварительно изолированных труб с единичной мощностью каждого предприятия 200–450 км/год. При этом исходные компоненты для получения ППУ приобретают в зарубежных фирмах.

В процессе эксплуатации теплоизоляционных изделий из ППУ и ППС фреон-11 и фре- он-12 в порах жестких пенопластов полностью замещается воздухом, теплопроводность которого в 2,5–3 раза больше теплопроводности фреонов. Скорость замещения фреона зависит от температуры и толщины изоляции, наличия на поверхности изделий пленок и обкладок. В различных условиях эксплуатации ППС и ППУ в наружных ограждающих конструкциях зданий процесс замещения легкокипящих жидкостей в порах пенопластов воздухом практически заканчивается через 2–3 года. Вследствие чего теплопроводность ППС и ППУ возрастает в ~2 раза.

Учитывая, что прочность пенопластов в основном пропорциональна их кажущейся плотности, требуемый диапазон плотностей газонаполненных полимеров зависит от области их применения в промышленности. При этом пенопласты низкой плотности (30–200 кг/м3) используют для производства тепловой изоляции и легких ограждающих конструкций. Особенности ячеистой структуры пенопластов, зависящие от химической природы полимерной матрицы и дисперсной фазы, определяют долговечность, прочностные итеплофизические характеристики теплоизоляционных изделий на их основе.

Анализ научно-технической литературы показал, что среди ПТМ, используемых для тепловой защиты зданий и сооружений, тепловой изоляции технологического оборудования и трубопроводов широко используют теплоизоляционные изделия из резольных пенофенопластов марок ФРП-1 и «Резопен» (ГОСТ 22546-77), плиты теплоизоляционные на основе резольных фенолформальдегидных смол марки 50, 80 и 90 (ГОСТ 20916-2021), пенополистирольные плиты марок ППС1–ППС35 (ГОСТ 15588-2014), пенопласт плиточный полистирольный марки ПС-4-40, ПС-4-60 и ПС-4-65 (ТУ 6-05-1178-87), пенопласт плиточный ПХВ марки ПХВ-1-85, ПХВ-1-115 и ПХВ-2-150 (ТУ 6-05-1179-83), пенопласт плиточный марки ПВ-1 (ТУ 6-05-05-1269-75), фенольный новолачный пенопласт марки ФК-20 и ФФ (ТУ 6-05- 1303-76), заливочные жесткие пенополиуретаны марок ППУ-307, ППУ-309М, ППУ-317, ППУ 331/3, ППУ-ЭТ (ТУ 6-05-1734-75), карбамидные пенопласты (КФП) марок МФП-1, МФП-2, МФП-3, «Юнипол», «Пеноизол» и другие. Особый интерес для строительной индустрии представляют и наполненные пенопласты.

Согласно Письма заместителя Главного санитарного врача РФ Минздрава России от 18.07.2002 г. № 1100/2403-2-110 к полимерным теплоизоляционным материалам, разрешенным к применению в строительстве, относятся следующие пенопласты:

––плиты ППС экструзионные (ТУ 2244-01-5744710-93), плиты ППС (ГОСТ 15588-86), плиты ППС сверхлегкие (ТУ 2246-014-04001508-98), плиты ППС марок ПС-1 и ПС-4;

––ППУ 365М и ППУ 355МТ (ТУ6-55-221-1217-91), ППУ 317М (ТУ 6-55-221-1472-97), ППУ-345 (ТУ 6-55-221-1436-96), ППУ жесткий марки «Владипур 2017Н» (ТУ 2254-010- 00244147-97), ППУ-КН-96 (ТУ 6-55-221-1199-91), «Изолан 101» (ТУ 2254-221-10480596- 96), «Изолан-200» (ТУ 2254-220-10480596-96), пенополиизоцианураты марок «Изо- лан-14» (ТУ 6-55-221-1434-96) и «Изолан-18» (ТУ 6-55-221-1347-93);

21

––пенопласт теплоизоляционный «Юнипор» (ТУ 2254-180-00284807-97), плиты и скорлупы теплоизоляционные из фенольных пенопластов.

Однако повышенная пожарная опасность пенопластов сдерживает их более широкое применение в строительстве. Подавляющее большинство строительных пенопластов относится к горючим материалам свысокой дымообразующей способностью. Они воспламеняются под воздействием маломощных источников зажигания, горят с выделением большого количества дыма итоксичных летучих продуктов пиролиза игорения, что приводит к большим человеческим жертвам и значительным экономическим последствиям от пожаров. Так, например, температуры воспламенения и самовоспламенения промышленных марок ППУ равны соответственно 350–440 и 480–540 , а удельная теплота их сгорания — 21 000–25 120 кДж/кг. К горючим материалам относятся заливочные жесткие пенополиуретаны марок ППУ-3с, ППУ-13Н, ППУ-308Н, ППУ-316М (кислородный индекс равен 24–25 %, а показатель горючести Кср при испытании методом «керамической трубы» по ГОСТ 12.1.044-84 равен 1,1–1,41), ППУ-310 (Кср = 0,6), ППУ-319 (Кср = 0,5–0,6), ППУ316Н. При испытании по СТ СЭВ 2437-80 пенопласты марок ППУ-316, ППУ-317 и ППУ-318 воспламеняются через 15–30 с, а скорость распространения пламени по их поверхности составляет 1,43–1,98 м/мин по сравнению с 0,135–0,39 м/мин для древесины. Максимальная удельная оптическая плотность дыма (Dуд) жестких ППУ в режиме пламенного горения и пиролиза равна соответственно 347–528 и 132–255, а значение массового токсикометрического показателя HCL50 — 24,1–29,2·10–3 кг/м3. При высоких температурах ППУ выделяют в виде цианистого водорода до 40–45 % азота, входящего в состав полиуретана, и около 2,7 % — в виде оксидов азота.

По сравнению с жесткими ППУ пенополизицианураты заливочного и напыляемого типов с изоцианатным индексом 200–400, имеют более высокую температуру эксплуатации (+140–180 ), более низкие горючесть (КИ = 26–32 %) и дымообразующую способность, а строительные конструкции на их основе обладают более высокой огнестойкостью: например, пенополиизоцианурат (ППИ) марки «Изолан-3» при испытании по СТ СЭВ 2437-80 не воспламеняется при действии источника зажигания, температура отходящих газов пенопласта марки «Изолан-3» при стандартных испытаниях составляет 160– 185 , а повреждение образца по массе и длине не превышает соответственно 10 и 37 %. Фактическая огнестойкость сэндвич-панелей с утеплителем из ППИ приведена в табл. 3.1.

В РФ разработаны также слабогорючие заливочные поликарбодиимидные пенопласты плотностью 15–100 кг/м3: показатель горючести при испытании методом «КГ» равен 0,55–0,8, КИ = 27–30 %, а индекс распространения пламени <10. По сравнению с другими жесткими пенопластами на основе пенополиизоцианатов они более эластичны. Жесткость таких пенопластов обусловлена системой сопряженных связей.

Температуры воспламенения и самовоспламенения ППС равны соответственно 295–365 и 405–475 , теплота сгорания — 31 200–35 600 кДж/кг, линейная скорость выгорания конструкций с утеплителем из ППС при стандартном режиме пожара составляет 8–8,4 мм/мин, а массовая скорость горения — 13,1 кк/(м²·ч). При горении ППС образуется горящий расплав

22

изначительное количество дыма: коэффициент дымообразования (Дм) пенопласта марки ПС- 1-600 в режиме пиролиза/пламенного горения равен 1611/1048 м2/кг. В России вспенивающийся полистирол пониженной горючести (время самостоятельного горения не более 2–4 с)

выпускается периодическим и непрерывным способом двух марок: ПСВ-С 77Ч и ПСВ-С 76Х (ТУ-6-05-1905-81) в виде теплоизоляционных блоков с плотностью 12–20 кг/м3.

По сравнению с другими промышленными пенопластами резольные пенофенопласты марки ФРП-1 имеют более низкие горючесть (при плотности более 80 кг/м3 они относят-

ся к группе слабогорючих материалов) и дымообразующую способность (Дуд не превышает 35), более высокие тепло- и термостойкость. Вместе с тем они выделяют при горении

большое количество токсичных веществ. Массовый токсикометрический показатель ПФП равен 6,6–14,3 кг/м3. Ярко выраженная опасность летучих продуктов пиролиза ПФП обусловлена в первую очередь высоким уровнем выделения CO (338–666 мг/г). Судя по содержанию карбоксигемоглобина (42–57 %) вклад CO в общетоксический эффект летучих продуктов пиролиза ПФП является преобладающим. По токсичности продуктов пиролиза

игорения пенопласт марки ФРП-1 относится к высокоопасным материалам.

23

Глава4.ПОЛИМЕРНЫЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ

В строительной индустрии широкое применение получили пенопласты на основе полистирола и в значительно меньшем объеме используют пенополиэтилен (ППЭ) и пенополивинилхлорид (пПВХ). Ниже рассмотрены основные эксплуатационные характеристики ПТМ на основе термопластичных полимеров.

4.1.Пенополиэтилен

Для производства ППЭ используют в основном полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД) и в меньшей степени низкого давления (ПЭНД, ПНД). Пенополиэтилен может быть как закрытоячеистым пенопластом, полученным при введении в полимерный расплав хладонов или легких насыщенных углеводородов (бутан, изобутан, пропан), так и открытопористым материалом, синтезируемым в результате вымывания нагретой водой или кислотой растворимого наполнителя (хлористый натрий, крахмал) или применением реагентов, разлагающихся с выделением газов.

В зависимости от молекулярной структуры полимера пенополиэтилен классифицируют на: ––несшитый ППЭ (нППЭ), имеющий линейную структуру полимера и крупные поры диаметром 1–2 мм, вспенивают за счет применения легкокипящих углеводородов, СО2 или азота, которые при последующей эксплуатации замещаются воздухом. Он обладает хорошими тепло- изоляционнымисвойствами(λ=0,045–0,055Вт/(м· )),легкодеформируется,апослеснятиянагрузки практически невосстанавливает свою первоначальную форму. Указанный вид ППЭ редко применяют в строительстве и используют в основном в качестве упаковочного материала; ––сшитый ППЭ, содержащий сшитую молекулярную структуру полимера, получают химическим методом (хс-ППЭ) за счет введения в расплав полиэтилена перекиси водорода или физическим методом (фс-ППЭ) при воздействии потока электронов на расплав полимера спомощью импульсно-лучевого ускорителя. Это инициирует процесс сшивки макромолекул полиэтилена. Сшитый ППЭ имеет сетчатую структуру с дополнительными боковыми связями, обладает малым размером пор и высокими теплоизоляционными свойствами (λ = 0,031–0,039 Вт/(м· )), большей кажущейся плотностью и прочностью. При этом фс-ППЭ превосходит по своим фи- зико-механическим и теплоизоляционным свойствам химически сшитый пенополиэтилен, аего стоимость значительно выше. Для сравнения втабл. 4.1 приведены основные эксплуатационные

характеристики несшитого и сшитого ППЭ:

Независимо от типа газообразователя процесс вспенивания полиэтилена включает три основных этапа:

––инициирование образования пузырьков газа (нуклеация); ––рост пузырька; ––стабилизация.

24

Нуклеация (формирование пузырьков газа) начинается вточках расплава полимера, перенасыщенныхгазообразователем.Состояниеперенасыщениядостигаетсязасчетуменьшения давления в равновесной системе полимера и физического газообразователя или при нагревании полимера, содержащего разлагаемый химический газообразователь. Твердые частицы,распределенныеповсемуполимеру,обеспечиваютнеобходимыеучасткидлянуклеации. Когда пузырек достигает критического размера, он продолжает расти, поскольку газ диффундирует в него. Этот рост продолжается до тех пор, пока пузырек не стабилизируется или не разрушится.

Тонкие, чрезвычайно растянутые стенки пор в расплаве термопласта нестабильны и разрушаются, если их не стабилизировать. Ячейки стабилизируют физическими или химическими средствами.Впроцессах,прикоторыхиспользуетсяфизическийгазообразователь,вспенивание осуществляется за счет снижения давления, астабилизация происходит в результате быстрого повышения модуля упругости полимера, так как стенки пор являются биаксиально ориентированными (происходит так называемое ориентированное упрочнение). Вупрочнении стенок пор важную роль играет отделение газа, так как отделившийся газ поглощает тепло ипридает полимерудополнительнуюжесткость(происходитдопластификацияполимера).Стабильностьобразующихся пузырьков газа возрастает с повышением прочности расплава полимера и более быстрой диффузии газа, ростом концентрации газообразователя иснижения размера пор. При образовании пены за счет нагревания ячейки стабилизируются вшиванием полимера. Это относится кпроцессам получения ППЭ сприменением химических газообразователей, разлагающихся экзотермически. Сшивка стабилизирует расширяющиеся пузырьки, резко повышая вязкость полимера и тем самым предотвращает стенки пор от дренирования.

Для производства теплоизоляционных изделий из ППЭ чаще всего используют метод экструзии, основанный на экструзии расплава полимера, насыщенного газом через формообразующую головку и калибрующее устройство. Температурный режим подбирается таким образом, чтобы выходящий из формующей головки экструдат находился в высокопластичном состоянии. При этом вспенивание изготовленных профилей происходит на выходе экструдата из головки экструдера или вне его. Легколетучие органические газообразователи подаются под давлением в зону смещения, где они гомогенно смешиваются с расплавом полимера. Смесь охлаждается до самой допустимо низкой температуры (температуры вспенивания) и экструдируется через отверстие головки экструдера. Поры возникают благодаря декомпрессии (уменьшению давления) расплава во время прохождения его через головку и быстро растут после выхода расплава из головки. Вспененная масса затем охлаждается и выдерживается.

Процесс экструзии включает следующие стадии: ––пластикация и подача основного полимера;

––диспергирование и растворение газообразователя в расплаве полимера; ––охлаждение полученной смеси до однородной низкой температуры вспенивания;

––формование расплава через отверстие головки с размерами, достаточными для поддержания давления и предотвращения предвспенивания;

––вспенивание расплава до образования стабильной пористой структуры; ––охлаждение и выдержка вспененного изделия со стабильными размерами.

Из шести указанных стадий решающей в процессе вспенивания является стабилизация пор. Успешное вспенивание в процессе экструзии зависит отправильного выбора полимерного сырья и газообразователя, а также от технологического оборудования.

К преимуществам ППЭ относятся высокие влаго- и биостойкость, устойчивость к воздействиюагрессивныхсред(кислот,щелочей,масел,нефтепродуктовиорганическихрастворителей),высокиедиэлектрическиеизвукоизоляционныесвойства,низкоеводопоглощение(длязакрытопористого ППЭ), хорошие упругость и эластичность (за исключением несшитого ППЭ), низкая токсичность продуктов пиролиза и пламенного горения. Интервал рабочих температур полиэтилена находится в диапазоне от –60 до +100 . К недостаткам ППЭ относятся высокие

25

воспламеняемость игорючесть, низкая стойкость культрафиолетовому излучению. Пенополиэтилен, используемый для тепловой изоляции инженерного оборудования зданий и промышленных установок должен соответствовать требованиям ГОСТ Р 56729-2015 (EN 14313-2009) Изделия из пенополиэтилена теплоизоляционные заводского изготовления, применяемые для инженерного оборудования зданий и промышленных установок. Общие технические условия. АППЭ,используемыйпристроительствезданийисооружений—ГОСТР58955-2020Изделия из пенополиэтилена заводского изготовления, применяемые при строительстве зданий и со­ оружений. Общие технические условия. Теплоизоляционные изделия из ППЭ эксплуатируются в диапазоне рабочих температур от –80 до +95 . Их производят в виде полых цилиндров, профилей, рулонных изделий или лент с покрытием (облицовкой) или без него. Следует отметить, что технологии производства изделий из ППЭ на различных предприятиях принципиально не отличаются, а теплоизоляционные изделия имеют схожие эксплуатационные характеристики.Пенополиэтиленпроизводятподторговымимарками«Пенолон»,«Теплофлекс», «Изолон», «Пенофол» и др.

РулонныйсшитыйППЭвбольшинствеслучаевпроизводятсдополнительнымпокрытием с одной или двух сторон из фольги, металлизированной пленки или металлизированных во - локон из лавсана (применяют для технической теплоизоляции), а также с покрытиями из ламинированной или мелованной бумаги, картона (применяют для строительной теплоизоляции). Среди фольгированных видов ППЭ широко известны следующие торговые названия: «Пенолон» (выпускают также с подложкой из ламинированной бумаги), «Пенофол» (пенофольга), «Термофол», «Тепофол», а также «Мерилон» (утеплитель для труб), который может быть фольгированным. ППЭ применяют для теплоизоляции транспортных средств, в качестве гидроили звукоизоляционного, упаковочного, уплотнительного, прокладочного иамортизационного материалов.

Одним из эффективных методов повышения физико-механических показателей материалов на основе полиофинов является их радиационная модификация. Среди радиацион- но-модифицированных материалов на основе полиолефинов в строительстве перспективно применение ППЭ, обладающего высокими эксплуатационными показателями. Tнр радиаци- онно-сшитого пенополиэтилена (ППЭ-рш), определяемая методом дериватографии, равна 177–199 (табл. 4.2), а температура начала его окисления, по данным ДСК, составляет 185–212 . Тнр закономерно сдвигается в область более высоких температур при увеличении скорости нагрева до 60 град/мин и достигает 280–300 . Скорость пиролиза ППЭ-рш плотностью 85 и 143 кг/м3 составляет 6,9 и 5,4 мг/мин соответственно. В большей степени поглощенная доза облучения влияет на теплофизические и физико-механические свойства пенополиэтилена. При этом теплота плавления (∆Тпл) уменьшается с 53,57 до 43,03 кДж/кг при увеличении дозы облучения с 10 до 160 Мрад (табл. 4.2). Максимальные значения ∆Тпл реализуются при дозе облучения, равной 40 Мрад.

26

Окончание табл. 4.2

С ростом дозы облучения пенополиэтилена с 5 до 160 Мрад повышается жесткость пенопласта, снижаются прочность при растяжении иотносительное удлинение при разрыве соответственно с 0,87 МПа и 210 % до 0,38 МПа и 21,3 %, что обусловлено сшивкой линейных макромолекул полиэтилена. При этом существенное уменьшение физико-механических свойств ППЭ-рш наблюдается при дозе облучения более 40 Мрад (табл. 4.2). Основные показатели пожарной опасности радиационно-сшитого пенополиэтилена практически независят от поглощенной дозы облучения (табл. 4.3). Так, например, КИ пенопластов независимо от дозы облучения равен 17,2–17,3 %, а при поглощенной дозе облучения равной 0,1 МГр КИ пенополиэтилена составляет 17,5 %. С ростом поглощенной дозы облучения предельная концентрация кислорода при распространении пламени по горизонтальной поверхности (спр) ППЭ-рш уменьшаетсяс24,7до21,5–21,1%,аVрп закономерно возрастает(рис.4.1), что связано суменьшением текучести расплава полиэтилена. При концентрации кислорода вокислителе равном в 30 % скорость распространения пламени (Vрп) увеличивается с 1,28 мм/с при росте поглощенной дозы облучения с0,05 МГр до 2,74мм/с при дозе облучения 160Мрад (табл. 4.3). При этом Vрп по горизонтальной поверхности определяется не дозой облучения пенопласта, а концентрацией кислорода в потоке окислителя.

Таблица 4.3

Показатели пожарной опасности радиационно-сшитого пенополиэтилена

Примечание. Числитель — время выдержки образцов ППЭ-рш при температуре 450 составляло 3 мин, знаменатель — 2 мин при температуре 600 .

27

Температура воспламенения ППЭ-рш равна 250–260 , а температура самовоспламенения — 370–385 . Минимальную температуру самовоспламенения (355 ) имеет пенополиэтилен с поглощенной дозой облучения 0,1 МГр. Следует отметить, что температура самовоспламенения равна 385 .

Рис. 4.1. Зависимость показателей пожарной опасности пенополиэтилена от дозы облучения: 1, 2 — удельная оптическая плотность дыма в режимах пиролиза

ипламенного горения соответственно; 3 — скорость распространения пламени при O2

впотоке окислителя 30 %; 4 — предельная концентрация кислорода

0,01

,

Рис. 4.2. Образование СО при разложении пенополиэтилена на установке ДМ-2 в зависимости от дозы облучения, Мрад:

1 — 20; 2 — 80; 3 — 10; 4 — 160; 5 — 100; 6 — 5; 7 — 40

28

Максимальная удельная оптическая плотность дыма врежиме пиролиза при испытании на установке ДМ-2 (при температуре 450 ) составляет 234–244, а в режиме пламенного горения (при температуре 750 ) — 1–2. Поглощенная доза облучения влияет на кинетику дымовыделения: через 30 с после начала испытания Dуд пенополиэтилена, облученного до поглощенной дозы 0,05, 0,1 и 0,6 МГр, не превышает 66,5, 5,7 и 70,8 соответственно, а через 60 с она достигает 234 для всех исследованных образцов ППЭ-рш (табл. 4.3). При этом минимальная скорость выделения дыма наблюдается у пенополиэтилена при поглощенной дозе облучения 0,1–0,2 МГр, так как при такой дозе облучения преобладают процессы структурирования полиэтилена. При более высокой поглощенной дозе облучения протекает деструкция ППЭ, сопровождающаяся разрушением кристаллической структуры полиэтилена и увеличением степени ее дефектности. В тоже время при испытании по ГОСТ 1.12.044-89* коэффициент дымообразования в режиме пиролиза не зависит от дозы облучения ППЭ-рш (490–520 м2/кг), а в режиме пламенного горения коэффициент дымообразования снижается с 980 до 640 м2/кг (ППЭ-рш относится к материалам с высокой дымообразующей способностью).

Концентрация СО и СО2 в продуктах пиролиза ППЭ-рш при температуре 450 равна 0,63–1,1 и 0,3–0,62 % об. соответственно. При этом сростом температуры пиролиза происходит закономерное повышение концентрации оксидов углерода в продуктах разложения пенополиэтилена: максимальная концентрация СО реализуется при температуре 525 , а СО2 — при температуре 675 . Динамика образования СО при разложении ППЭ-рш в режиме пиролиза приведена на рис. 4.2. При этом минимальный выход СО наблюдается при облучении ППЭ дозой 5 и 40 Мрад, а максимальный — при 20 и 80 Мрад. Максимальное выделение СО происходит на 4–6-й минуте эксперимента. Выход оксидов углерода во многом зависит от плотности ППЭ-рш и условий проведения эксперимента. Так, для радиационно сшитого пенополиэтилена плотностью 143 кг/м3 максимальный выход СО и СО2 составляет 860 и 900 мг/г, а для ППЭ-рш плотностью 72 кг/м3 — 640 и 900 мг/г соответственно.

Масс-спектральный анализ продуктов термоокислительной деструкции ППЭ-рш показал, что при температуре 600–650 в продуктах пиролиза образуется более 50 органических веществ, в том числе обнаружены следующие соединения, % об.:

––метилбензол — 10,0; ––этилциклопропан — 2,07; ––1-гексан — 1,52; ––2-гептен — 0,80; ––1-октен — 0,46; ––бензол — 0,80 ––1,4-диоксан — 1,14; ––2-хлорэтан — 2,00;

––2-фуранкарбальдегид — 0,86.

Теплофизические и физико-механические свойства ППЭ-рш во многом определяются плотностью пенопласта. С повышением плотности пенополиэтилена с 72 до 143 кг/м3 теплота плавления возрастает с 40,5 до 70 кДж/кг. Прочность радиационно-сшитого пенополиэтилена различной плотности при дозе облучения 5 Мрад:

––плотность, кг/м3 — 72/143; ––прочность при растяжении, МПа — 0,87/1,51;

––относительное удлинение при растяжении, % — 210/154; ––модуль упругости при растяжении, МПа — 0,34/0,96.

Оптимальной поглощенной дозой облучения ППЭ для получения пенопластов с высокими эксплуатационными показателями является 0,05–0,1МГр. Основные физико-механи-

29

ческие свойства, горючесть и дымообразующая способность радиационно-модификацион- ного пенополиэтилена с оптимальной поглощенной дозой облучения:

––плотность, кг/м3 — 75–85; ––прочность при растяжении, МПа — 0,82–1,5;

––относительное удлинение при растяжении, % — 153–257; ––модуль упругости при растяжении, МПа — 0,34–0,9; ––температура, :

воспламенения — 250–260; самовоспламенения — 375–385; ––кислородный индекс, % — 17,2–17,5;

––коэффициент дымообразования, м2/кг, в режимах:

пиролиза — 500–520;

пламенного горения — 910–880.

Таким образом, радиационная модификация ППЭ повышает эксплуатационные характеристики пенопластов и практически не влияет на показатели пожарной опасности теплоизоляционных материалов на их основе. Оптимальная поглощенная доза облучения пенополиэ-

тилена — 0,05–0,1 МГр.

4.2.Пенополивинилхлорид

Относительнораспространеннымтермопластичнымпенопластом,используемымв строительной индустрии, является пенополивинилхлорид (пПВХ), получаемый на основе латексного ПВХ с константой Фикентчера (К) более 15. Физико-механические свойства пПВХ зависят от молекулярной массы ПВХ и снижаются с уменьшением величины К. В качествегазообразователейприпроизводстветеплоизоляционныхизделийизпПВХприменяют углекислый аммоний и бикарбонат натрия, порфор ЧХ3-57 (азобисизобутиронитрил) или легкокипящие жидкости (хладоны). Из-за низкой температуры дегидрохлорирования ПВХ, близкой к температуре плавления полимера, в состав исходной композиции для производства пПВХ вводят диэфирные (диоктил- и дибутилфталат) или фосфатные (трикрезилфосфат) пластификаторы, а для повышения текучести расплава полимера — реакционноспособные мономеры (метилметакрилат) или олигомеры(олигоэфирметакрилаты), являющиеся временными пластификаторами ПВХ.

С ростом концентрации мономера или олигомера относительно содержания пластификаторов возрастает жесткость пенополивинилхлорида, ас увеличением содержания пластификаторов относительно концентрации мономера или олигомера возрастает эластичность пПВХ. Поэтому регулируя соотношение пластификатора и мономера (олигомера) получают жесткие или эластичные пенопласты.

Для повышения эластичности пенопластов проводят также частичную замену пластификаторов синтетическими бутадиен-нитрильными каучуками. Для производства пенополивинилхлорида сетчатой структуры (пеноизовинил) в состав исходной композиции вводят толуилендиизоцианат или малеиновый ангидрид.

Пенополивинилхлорид получают беспрессовым, прессовым и экструзионным методами. При этом экструзионный метод производства пенопластов является наиболее распространенным.В отличиеот одностадийныхпроцессов,придвухстадийномпроцессепрессования

иэкструзии,состоящемвовспениваниисформированныхзаготовокприповторномнагреве, производят открытопористый пенопласт (винипор). В промышленных масштабах прессовым методом выпускают жесткие пенопласты марок ПВХ-1 (ПХВ-1), ПВХ-2 (ПХВ-2), ПХА

иэластичный пенополивинилхлорид марки ПВХ-Э. Пенопласты марок ПВХ-1, ПВХ-2, ПХА

иПВХ-Э выпускают соответственно плотностью 50–130, 130–220, 180–250 и 100–270 кг/м3. В качестве примера в табл. 4.4 приведены физико-механические свойства пПВХ, производства компании Инкомпен (г. Владимир).

30