Zemstroyplan.com

Жесткие пенополиуретаны, применяемые в строительстве, отличаются высокими теплоизоляционными свойствами, широким интервалом рабочих температур, высокой удельной прочностью, малой водо- и паропроницаемостью, широкими технологическими возможностями получения, стойкостью к коррозии, воздействию атмосферных факторов, химических сред, радиации.

Свойства пенополиуретанов (ППУ)

Теплоизоляционные характеристики жестких пенопластов зависят от герметических размеров ячеек, и коэффициент теплопроводности колеблется от 0,019 до 0,035 Вт/(мК). Для сравнения: керамзитовый гравий имеет коэффициент теплопроводности от 0,12 до 0,14 Вт/(мК), пеностекло или газостекло-0,84 Вт/(мК), маты минераловатные прошивные — 0,056 Вт/(мК). Применяемые марки ППУ не теряют своих теплоизоляционных и прочностных свойств в процессе эксплуатации при температурах от минус 100 °С до плюс 100 °С. Некоторые марки ППУ выдерживают без ухудшения эксплуатационных свойств повышенную температуру до 320 °С, а другие марки — пониженную до минус 250 °С.

Звукопоглощение ППУ зависит от их демпфирующих свойств, степени эластичности, толщины изоляционного слоя, воздухопроницаемости. Звуковая способность ППУ определяется степенью поглощения звуковой энергии частицами воздуха внутри ячеек и работой трения при движении частиц между сообщающимися ячейками, а также жесткостью ячеистого каркаса или частотой возбужденных колебаний. Для устранения отражения звука от слоя ППУ нужно его импеданс (сопротивление среде) сделать равным импедансу воздуха. В этом отношении лучшими свойствами обладают ППУ малой плотности. Экспериментально установлено, что наибольшее шумопоглощение обеспечивают полуэластичные ППУ.

Практически звукопоглощающие свойства ППУ повышают различными способами:

• в зоне низких частот — подбором величины воздушного промежутка между слоем ППУ и вибрирующей конструкцией;
• в зоне средних частот — подбором рецептур с таким расчетом, чтобы резонансные частоты полимерных перегородок находились за пределами рабочего диапазона частот звуковых колебаний;
• в зоне высоких частот — перфорированием пленочных покрытий.

Химическая стойкость ППУ выше стойкости других пенопластов. Пары химических веществ до предела допустимой концентрации их не разрушают. ППУ стойки к следующим агрессивным средам: бензину, бензолу, галогеноуглеводородам, разбавленным кислотам, маслам, пластификаторам, спиртам; ограниченно стойки к кетонам, эфирам, концентрированным кислотам. Такие свойства ППУ расширяют возможности их использования в химической и нефтехимической промышленности.

Пенополиуретаны, нанесенные на металлическую поверхность, защищают ее от коррозии как слоем собственно пенопласта, так и пленками, образующимися в процессе вспенивания на поверхностях пенопласта со стороны металла и со стороны внешней среды. Эффективность защиты определяется используемой маркой ППУ и степенью повреждения слоя покрытия.

Водопоглощение ППУ не превышает 1-3% по объему за 24 часа и зависит от особенности используемой рецептуры. С увеличением плотности снижается водопоглощение. Используя гидрофобизирующие добавки (например, касторовое масло) в рецептуру, можно уменьшить водопоглощение в 4 раза.

Стойкость ППУ к длительному воздействию воды особенно актуальна для судостроения. Поропласты интенсивно поглощают воду за счет заполнения макроячеек во всем объеме образца и сорбции воды стенками ячеек. Водопоглощение пенопластов значительно меньше, так как влага через стенки ячеек диффундирует медленно. Установлено, что ППУ отличаются хорошей формоустойчивостью при длительном воздействии воды. После месячной выдержки объем образцов ППУ увеличился всего на 2,5%, затем началась усадка, которая через 3 года составила 1% по объему или 0,3% по линейным размерам.

Огнестойкость и термостойкость. Применяемые фирмой ППУ принадлежат к самозатухающим (С), трудновоспламеняемым (ТВ), трудносгораемым (ТС) пенополиуретанам. Практически повышение огнестойкости ППУ, как и других пенопластов, обеспечивают в основном двумя способами: химической модификацией рецептуры и введением наполнителей. Первый более дорогой и трудоемкий, второй применяют чаще. В качестве наполнителей используют галоген, фосфорсодержащие соединения. В ряде случаев целесообразно наполненный ППУ наносить в качестве покрытия на поверхность ранее вспененного ППУ в виде тонкого слоя. Такие двуслойные покрытия можно использовать в тех отраслях народного хозяйства, где к покрытиям предъявляют повышенные требования в отношении огнестойкости.

Огнестойкость ППУ можно обеспечивать нанесением на их поверхность специальных покрытий. Фирма «Карболине» (США), например, разработала для этой цели покрытие «Пайрокрит Л/Д» на основе оксихлорида магния. Фирма «Ритм» имеет достаточный опыт нанесения на пенополиуретановое покрытие цементного раствора.

ППУ-250 можно длительно использовать в качестве теплостойкого диэлектрика и огнезащитного материала при температурах от минус 60 до плюс 200 ºС, а кратковременно — при более высоких температурах. Он трудносгораем. При контакте его с открытым пламенем образуется поверхностный слой кокса, защищающий изолированную поверхность от воздействия высоких температур и способствующий гашению пламени. Так, температура поверхности, изолированная слоем ППУ-250 толщиной 35 мм, не превышает 50 °С при воздействии в течение 10 минут температуры 340 °С.

Имеет высокую огнестойкость по СНиП II-2-80 пенополиуретан марки И-7, трудногорючий, коэффициент горючести КГ — 0,9-1,0.

Экология. Применяемые фирмой пенополиуретаны в процессе эксплуатации экологически безопасны. Имеются соответствующие разрешения на применение пенополиуретана санитарно-эпидемиологических управлений Минздрава РСФСР и г.Самары.

Старение. Эксплуатационный срок различных материалов определяется стойкостью их к старению, т.е. способностью сохранять свои свойства при эксплуатации на уровне требований технических условий. Климатические испытания проведены в различных районах: умеренно холодном (г. Владимир), сухом жарком (г. Ташкент), очень холодном (Антарктида, станция «Восток»), жарком влажном (в районе экватора). В результате испытаний установлено, что изменение контролируемых характеристик ППУ было практически невелико и сохранилось на допустимом уровне.

Удовлетворительную стойкость ППУ при непосредственном воздействии на них атмосферных факторов можно проиллюстрировать на примере нанесения напыления на нефтехранилища в Москве, Екатеринбурге, Красноярске, Чите. За 15 лет эксплуатации на этих объектах не обнаружено появление плесени, эрозии, вспучивания покрытия. Окраска ППУ внутри практически не изменилась. Цвет наружной поверхности из светло-желтого перешел в темно-коричневый. Предел прочности практически не изменился, ударная вязкость внутренних слоев увеличилась в 1,5 раза. Коэффициент теплопроводности изменился с 0,033 до 0,04 Вт/(мК). Температура размягчения практически не изменилась. Эти данные хорошо согласуются с расчетными, согласно которым через 30 лет хранения пенополиуретана коэффициент теплопроводности увеличивается на 15%. Водопоглощение ППУ не превышало 0,15 кг/куб.м. Диэлектрические характеристики практически не изменились. Изменение цвета ППУ (пожелтение) обусловливается наличием свободных аминогрупп в полимере и воздействием света. Интенсивность этого процесса удается снизить изменением рецептур.

Радиационная стойкость ППУ. При ионизирующем излучении выявлено некоторое уменьшение (на 0,3-2,4%) массы образцов жестких ППУ. Прочность увеличивается на 20-40%. При воздействии излучения изменяются диэлектрические характеристики: тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц уменьшается в 2 раза, а диэлектрическая проницаемость заметно изменяется. Объемное сопротивление при этом монотонно увеличивается. С ростом частот диэлектрическая проницаемость уменьшается незначительно при температурах до 100 оС. Главным параметром, определяющим диэлектрическую проницаемость в области температур до 100 оС, является плотность ППУ.

Токсичность. После завершения процесса отвердения (10-20 сек.) пенополиуретаны нетоксичны. При температуре 500 оС выделяются угарный и углекислый газы. Испытания, проведенные на мышах, показали, что токсичность продуктов разложения пенополиуретанов значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях.

Гарантийный срок. Применяемые фирмой марки пенополиуретанов сохраняют свои свойства от 15 до 50 лет. Длительное ультрафиолетовое облучение незащищенных пенополиуретанов в стыке, соответствующее 60-летнему периоду эксплуатации, не оказывает заметного влияния на их физико- механические свойства на глубине более 10 мм от поверхности. При длительном воздействии переменных температур и циклической деформации, соответствующих 40-летнему периоду эксплуатации, пенополиуретаны не крошатся, образования трещин и других нарушений макроструктуры не происходит.

Автор: Л. Евсеев, председатель комиссии по энергосбережению в строительстве при СОРОИС, директор фирмы «Ритм»