Пенопласты с улучшенными эксплуатационными свойствами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Пенопласты с улучшенными эксплуатационными свойствами

Захаров А. Ю.

Захаров Андрей Юрьевич / Zakharov Audrey Yurievich - студент, кафедра технологии композиционных материалов и прикладной химии,

Институт строительства и архитектуры,

Московский государственный строительный университет, г. Москва

Аннотация: в работе приведены зависимости коррозионной активности пенофенопластов от кислотного числа ВАГ-3, а также от содержания фосфорных шлаков и оксида кальция.

Abstract: shown in dependence penofenoplastov corrosiveness of acid value AVH-3 as well as the content of phosphorus slag and calcium oxide.

Ключевые слова: пенофенопласт, фосфорные шлаки, кислотное число, оксид кальция,

фенолформальдегидные полимеры.

Keywords: penofenoplast, phosphorus slag, acid number, calcium oxide, phenol-formaldehyde resins.

Многообразие объектов, работающих как при повышенных (до +300°С), так и пониженных (до -200°С) температурах выдвинули проблему применения высокоэффективных, удобных при монтаже и надежных в эксплуатации теплоизоляционных изделий.

Необходимость развития химии и технологии высокомолекулярных соединений послужила основой для создания наиболее эффективных видов теплоизоляционных материалов - пенопластов, сочетающих в себе высокие теплозащитные и эксплуатационные показатели [1-2]. Пенофенопласты в общем объеме производства газонаполненных полимеров занимают значительное место, что объясняется их высокими физико-техническими свойствами. По сравнению с другими промышленными марками пенопластов они обладают более высокими тепло- и термостойкостью, формостабильностью, при кажущейся плотности более 80 кг/м3 относятся к группе трудногорючих материалов. Стоимость их невысока, а сырьевая база широкая. Эти качества и обуславливают использование пенофенопластов в качестве теплоизоляционных материалов для тепловой изоляции трубопроводов и технологической аппаратуры.

Однако низкая прочность при относительно высокой кажущейся плотности, склонность к тлению, повышенные токсичность и коррозионная активность, относительно низкая температура эксплуатации (+150°С) и другие недостатки пенофенопластов сдерживают их более широкое использование в строительной технике. Свойства теплоизоляционных изделий на основе пенофенопластов зависят от качества и состояния исходных компонентов, температуры и расхода композиции и других факторов, т. е. от условий формирования трехмерной структуры фенолформальдегидных полимеров [5].

Повышенная коррозионная активность теплоизоляционных изделий (кислотное число достигает 30 мг KOH/г) обусловлена наличием в пенофенопластах остаточных кислот (pH=4,5), используемых в качестве вспенивающе-отверждающего агента. Корродирующее действие пенофенопластов усиливается во влажной среде и при повышенных температурах, так как в этом случае при конденсации влаги на поверхности контакта пенопласта с металлом, создаются благоприятные условия для развития процесса коррозии. Высокая коррозионная активность пенофенопластов препятствует их использованию для безканальной прокладки трубопроводов.

Коррозионная активность пенофенопластов на основе резольной фенолформальдегидной смолы ФРВ-IA линейно возрастает с увеличением кислотного числа и содержания вспенивающе-отверждающего агента в исходной композиции. Так, например, при соотношении ФРВ-IA и ВАГ-3, равном 4:1, повышение кислотного числа продуктов ВАГ-3 с 225 до 295 мг КОН/г приводит к росту кислотного числа пенопласта с 5,2 до 20,5 мг КОН/г вещества (рис. 1). Увеличение содержания продукта ВАГ-3 (кислотное число 295 мг КОН/г) с 20 до 35 мас. ч. на 100 мас. ч. ФРВ-IA способствует повышению кислотного числа пенофенопласта с 20,8 до 47,5 мг КОН/г пенопласта. Причем значение кислотного числа пенофенопласта стабилизируется на 4-5 сутки после изготовления теплоизоляционных изделий.

1

Кислотное число, продукта ВАГ-3, мг КОН/г

Рис. 1. Зависимость коррозионной активности пенофенопластов от кислотного числа продукта ВАГ-3 при

соотношении ФРВ-1А/ВАГ-3-4:1(1) и 5:1(2)

Наиболее эффективным соединением, уменьшающим коррозионную активность пенофенопластов, из исследованных оксидов и гидрооксидов металлов является оксид кальция (рис. 2). При использовании оксида кальция снижаются кислотное число пенопласта (с 14,05 до 4,2 мг КОН/г), кажущаяся плотность, разрушающие напряжения при сжатии и изгибе с 55 и 180 кПа до 41 и 96 кПа, соответственно. Следует отметить, что СаО изменяет также режим вспенивания и отверждения фенольных пенопластов: индукционный период вспенивания уменьшается с 145 до 55 с, а продолжительность вспенивания с 250 до 180 с.

Эффективной добавкой, снижающей коррозионную активность резольных пенофенопластов, являются тонкоизмельченные электротермофосфорные шлаки - отход производства «Фосфор».

Содержание добавки, мас. ч.

Рис. 2. Зависимость коррозионной активности пенофенопластов от содержания добавок:

1-фосфорных шлаков; 2-CaO

Электротермофосфорные шлаки интенсифицируют вспенивание и отверждение пенопластов: индукционный период и продолжительность вспенивания уменьшаются с 105 и 170 до 80 и 85 с, соответственно, при содержании 2 мас. ч. Шлаков на 100 мас. ч. резольный фенолформальдегиной смолы марки ФРВ-IA. Одновременно снижаются кажущаяся плотность (с 46,8 до 34,8 кг/м3) и, соответственно, прочность пенофенопластов (разрушающее напряжение при сжатии уменьшается с 64 до 47 кПа). Фосфорные шлаки практически не влияют на горючесть фенольных пенопластов (кислородный индекс для всех исследованных концентраций шлаков равен 45 %) [3-4]. Следует отметить, что при содержании фосфорных шлаков более 3 мас. ч. происходит усадка теплоизоляционных изделий.

Литература

1. Соловьева Е. В., Голованов А. В., Славин А. М., Орлова А. М., Попова М. Н. О технологиях получения строительных материалов на основе отработанных полимеров // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 4. С. 56-57.

2. Ушков В. А., Орлова А. М., Славин А. М., Манухов Г. О. Вторичные полиолефины, содержащие модифицированный железооксидный пигмент // Промышленное и гражданское строительство. 2013. №

3. С. 17-18.

3. Жуков А. Д., Орлова А. М., Наумова Н. А., Никушкина Т. П., Майорова А. А. Экологические аспекты формирования изоляционной оболочки здания // Научное обозрение. 2015. № 7. С. 209-212.

4. Тарасов А. В., Ушков В. А., Орлова А. М., Григорьева Л. С. Дымообразование полимерных композиционных материалов // Вестник МГСУ. 2011. № 1-2. С. 346-351.

5.

Бруяко М. Г., Васильева М. А., Киселева О. В., Орлова А. М., Сокорева Е. В., Ушков В. А., Демьяненко А. И., Бруяко О. Г. Композиция для получения пенофенопласта // патент на изобретение RUS 2446126

17.05.2012.