Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Классификация пенополимеров



Газонаполненные полимеры

  1. Классификация газонаполненных полимеров.
  2. Получение газонаполненных полимеров.
  3. Структура, свойства и применение газонаполненных полимеров.
  4. Пенополистирол и пенополиуретан как газонаполненные полимеры.

Классификация газонаполненных полимеров.

Уникальные композиционные материалы создают путем диспергирования в полимерной матрице газообразной фазы. К таким материалам относятся газонаполненные пластмассы и резины.

В настоящее время трудно найти полимер, на основе которого невозможно было бы получить пенопласт. Самые различные виды пенопластов получают на основе термопластов и реактопластов, жесткоцепных и гибкоцепных полимеров.

Газонаполненные полимеры – полимерные материалы, являющиеся дисперсными системами типа «твердое тело – газ».

Классификация пенополимеров

Газонаполненные полимеры подразделяются на пенопласты, поропласты, синтактные пены. Их структура показана на рис.

Типы структур газосодержащих полимеров:

а - закрытопористая; б - открытопористая; в - синтактная пена

У пенопластов газовые ячейки не сообщаются между собой, т.е. материал имеет закрытопористую структуру (а). Поропласты имеют открытопористую структуру (б), их ячейки сообщаются между собой. Это деление достаточно условно, т.к. в реальных газонаполненных полимерах всегда присутствуют и сообщающиеся, и замкнутые ячейки.

Особое место занимают синтактные пены (в). Они имеют закрытопористую структуру, но ячейки созданы не путем вспенивания полимера выделяющимся в процессе формования изделия газом, а с помощью мелких полых шариков (например, стеклянных или полимерных), которые смешиваются с жидкой полимерной композицией, сохраняя свои форму и размеры. Полимерная основа в момент смешения должна быть низковязкой, а после смешения отверждаться, не давая дисперсной системе расслоиться. Формование изделия из синтактной пены осуществляется заливкой композиции в форму и отверждением в ней полимерного связующего. Таким образом, формирование пористой структуры и формование изделия из синтактной пены производятся одновременно. Наличие пустотелых частиц в толще материала обеспечивает его меньшую плотность, повышенную прочность, пониженный коэффициент теплового расширения, а также, в некоторых случаях, радиопрозрачность. Применяются в производстве плавучих средств, в качестве тепло- и звукоизоляционного заполнителя облегченных конструкций, в светоотражающих системах для маркировки дорог.

Г.П. условно делят на легкие (высоковспененные) с кажущейся плотностью до 500 кг/м3 и облегченные (частично вспененные, низковспененные, подвспененные) с кажущейся плотностью 500-800 кг/м3.

В зависимости от значений модуля упругости полимерные теплоизоляционные материалы разделяют на жесткие, полужесткие и эластичные. К жестким материалам, наиболее широко используемым для строительной теплоизоляции, относят газонаполненные пластмассы, имеющие прочность при сжатии (при 10%-ной деформации) более 0,15 МПа, эластичные — менее 0,01 МПа. Полужесткие материалы характеризуются промежуточными показателями прочности.

Структура газовых ячеек оказывает большое влияние на свойства газонаполненных полимеров. Она зависит от механизма и условий газообразования, типа газообразующего агента и свойств полимера. Технологии производства газонаполненных полимеров значительно отличаются друг от друга и позволяют получить материалы с заданной структурой и плотностью. Универсальной характеристикой для оценки степени вспенивания полимера является кратность вспенивания , где V и V0 - объемы газонаполненного композита и исходного полимера соответственно. Обычно кратность вспенивания находится в пределах от 1,5 до 400; при этом кажущаяся плотность соответственно изменяется от 900 до 3 кг/м3 (0,9-0,003 г/см3).

Наряду с газонаполненными пластмассами изготавливаются и пористые резины, которые также могут иметь закрыто- и открытопористую структуру. Особенностью пористых резин является их способность к объемной деформации сжатия. Пористые резины благодаря эластичной матрице и газообразному наполнителю могут под воздействием сжимающей нагрузки уменьшаться в объеме, а после ее снятия - восстанавливать форму. Аналогичными свойствами обладают и некоторые вспененные пластмассы: пенополиэтилен, пенополиуретан, пенополивинилхлорид и др.

Наличие у вспененных полимерных композитов газообразной фазы придает им высокие тепло-, звукоизоляционные свойства, способность к демпфированию, низкую плотность и другие характеристики, делающие эти материалы уникальными.

Несмотря на то, что с уменьшением плотности снижаются прочностные свойства газонаполненных полимерных композитов, они находят широкое применение как конструкционные материалы. Их применяют для теплоизоляции и звукоизоляции, повышения жесткости многослойных конструкций, для компенсации тепловых расширений различных материалов, демпфирования вибрационных нагрузок, создания непотопляемых судовых элементов, для обеспечения радиоэкранирования объектов и других целей.

Многие из газонаполненных полимерных композитов широко используются и в производстве товаров народного потребления: для изготовления обуви, одежды, обивки мебели и других изделий.

Отнесение газонаполненного полимера к пено- или поропластам осуществляется, как правило, по их проницаемости и поглощающей способности, по которым губки и пены принципиально отличаются. Вследствие непрерывности газовой фазы губки характеризуются значительно большей проницаемостью и поглощающей способностью (газо-, водо-, паропоглощение и проницаемость) по сравнению с пенами.

Кроме того, все газонаполненные полимеры подразделяют по степени вспенивания или по кажущемуся удельному весу. Различают 5 категорий: 1) легчайшие 3 – 50 кг/м3, 2) легкие 50 – 150 кг/м3, 3) средние 150 – 400 кг/м3, 4) тяжелые 400 – 700 кг/м3, 5) сверхтяжелые 700 и более кг/м3. Степень вспенивания определяет основные механические свойства пенопластов и их отличительные свойства, такие как теплоизоляционные, звукоизоляционные и некоторые другие. Кажущаяся плотность — масса единицы объема материала, включая и объем закрытых пор. Чем ниже кажущаяся плотность, тем больше воздуха в материале.

Помимо этого пенопласты делят по их модулю упругости на жесткие, полужесткие и мягкие, что в основном обуславливается модулем упругости полимера и в некоторой степени кратностью вспенивания.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.