Пенополистирол и его свойства

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный Федеральный университет

имени М. К. Аммосова»

Инженерно-технический институт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по химии на тему: «Пенополистирол и его свойства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                   Выполнил: студент 1 курса

                                                                      Дмитриев Дмитрий

                                                                    Группа: ПГС-14-2

                                                                              Проверила: Иванова Е. И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск 2015

 

Содержание

Введение

1. Получение пенополистирола
2. Свойства
1. Теплотехнические свойства
2. Температурная характеристика
3. Поведение при горении
4. Устойчивость к воздействию влаги
5. Долговечность пенополистирола
3. Отношение к химическим средам, и биологическому воздействию
4. Недостатки пенополистирола
5. Цели изоляции на основе пенополистирола

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пенополистирол представляет собой теплоизоляционный поропласт, получаемый вспучиванием полистирола при нагревании под действием газообразователя. Вспученный полистирол имеет вид гранул размером 5 - 15 мм. Иногда гранулы полистирола используют в теплоизоляционных засыпках и в качестве лёгкого заполнителя в производстве теплоизоляционных штучных материалов с применением различных связующих. Большей же частью зернистый пенополистирол перерабатывается в изделия без применения каких - либо вяжущих. Формирование такого материала происходит под действием повышенной температуры за счёт спекания гранул друг с другом. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Получение пенополистирола.

 

      Пенополистирол может быть получен разными методами. Прессовый метод состоит из трех основных операций: смешение полистирола с газообразователями, прессование композиции и вспенивание прессовой заготовки.

      В качестве газообразователей обычно применяются диазосоединения, например динитрил азобисизомасляной кислоты (температура разложения 90-1100 С) или карбонат аммония (температура разложения 50-600 С). Для повышения текучести расплава в композицию иногда добавляют этиловый спирт; это позволяет снизить температуру прессования. Ниже приведены рецептуры пенополистирольных композиций, перерабатываемых прессовым методом, ч. (масс.):

              Полистирол эмульсионный                                     100       100

              Динитрил азобисизомасляной кислоты                2-5    0,75-1

              Карбонат аммония                                                       3      4

              Этиловый спирт                                                           2      3

 

 

      Эмульсионный полистирол смешивается  с другими компонентами в шаровой мельнице , снабженной рубашкой  для охлаждения,  течении 12-24ч. При меньшей продолжительности смешения не обеспечивается равномерностью смешения  компонентов, а при большей возможен  перегрев композиции  и снижение свойств  пенопласта  из-за термомеханической   деструкции  полимера.

      Выгруженный из  шаровой  мельницы  порошок поступает  на прессирование которое проходит при 140-1700С , удельном давлении 15-20 МПа и выдержке 1,5-2 мин. на 1мм  толщины  заготовки.  В процессе  прессования  происходит  размягчение  и сплавления частиц  полистирола  в сплошную массу.  Кроме того, газообразователь  начинает разлагаться  с образованием  пузырьков газа- азота  в случае динитрила азобисизомасляной кислоты  и аммиака , углекислого газа  и воды в случае карбоната аммония , равномерно распределяющихся по всей массе  запрессованной заготовки.

        Быстрое повышение  температуры, вызывающее разложение газообразователя до перехода полистирола в вязкотекучее  состояние  приводит к частичной  утечке газа с образование впадин  и других дефектов структуры пенопласта.  Обычно продолжительность подогрева пресс-формы  составляет 15-20 мин. Отпрессированная заготовка   охлаждается  под давление в течении 25-30 мин. до 25-350С.

        Вспенивание  заготовки производится в обогреваемых  камерах при 100-1400С . При нагревании повышается  давление газа, а вместе с тем  и пластичность полистирола,  за счет чего  увеличиваются размеры  газовых ячеек  и заготовки  в целом при сохранении ее начальной формы.

       Неоднородность  структуры  пенопласта вызывает  коробление  заготовки, поэтому вспененные  плиты выпрямляют , охлаждая их  под давлением. Для заготовок толщиной  20-25 мм. применяется  следующий режим впенивания:

 

            Продолжительность вспенивания, мин. ……………….….90-120

            Температура камеры, С……………………………………..96-99

            Удельное давление при выпрямление  плит, МПа………...0,03-0,1

            Продолжительность охлаждении камеры  водой, мин…….15-20

 

 

    Часто, особенно при вспенивании  небольших заготовок, их закладываю  внутрь  металлических  перфорированных  кассет и в этих кассетах  загружают в камеры вспенивания. К концу вспенивания заготовка  занимает весь объем  кассеты.

      Обогрев камер  вспенивания может осуществляться  насыщенным водяным  паром , горячей  водой и горячим воздухом.  Наиболее целесообразно применение  водяного пара, так как  горячий  воздух  обладает плохой теплопередачей.

      Пенополистирол пониженной  плотности  можно получать двумя  способами: вспенивание в вакууме  и увеличением содержания газообразователя  в композиции. Однако повышение  содержания  органического газообразователя  не всегда приводит к  уменьшению плотности пенопласта, так как  нелетучий  остаток пластифицирует материал, что приводит к его усадке и уплотнению при охлаждении.  В связи с трудоемкостью прессовый метод имеет ограниченное применение.

     Беспресовый метод  производства полистирольных пенопластов  заключается в следующем.  Полученный суспензионным методом  полистирол, содержащий  газообразователь – изопентан, подвергается  предварительному вспениванию  вне формы  в горячей воде.  Увлажненные гранулы затем сушат  и выдерживают  на воздухе в течении 6-24 ч. , после чего следует окончательное вспенивание в формах или в экструдере, со щелевой головкой   при  116-1300С. Вспенивание можно сочетать с  формованием  изделия,  например при литье под давлением.

  

2. Свойства пенополистирола.

 

• Низкая удельная теплопроводность, низкое термическое расширение.
• Структурная стабильность в широком диапазоне температур
• Устойчивое сопротивление широкому ряду химических веществ
• Высокое сопротивление диффузии водяных паров (не растворяется и не разбухает в воде, практически не впитывает влагу, 2 % от объема за 24 часа)
• Высокая стойкость к биологическому воздействию
• Высокая прочность при низкой плотности
• Низкая динамическая жесткость, обеспечивающая качественную звукоизоляцию от ударного шума
• Небольшой вес
• Долговечность
• Экологическая чистота
• Простота обработки и монтажа, не требует специального инструмента

1. Теплотехнические свойства.

 

 

      Пенополистирол обладает весьма низкой теплопроводностью, что частично обусловлено воздухом, захваченным в многочисленных плотных порах. По мере возрастания плотности пенополистирола, излучение в процессе теплопередачи уменьшается, тогда, как вклад проводимости через полимерную матрицу увеличивается.

 

2. Температурные характеристики.

 

 

      Нижняя температурная граница применения жестких пенопластов из пенополистирола в строительстве практически отсутствует. При работе в условиях более высоких температур значение максимально допустимой температуры зависит от длительности температурного воздействия и механической нагрузки на пенопласт.  
      В случае кратковременного воздействия (склеивание с помощью горячего битума) пенопласт способен выдерживать и более высокие температуры.

 

3. Поведение при горении.

 

 

      Как и многие другие строительные материалы, пенопласты из пенополистирола могут воспламеняться. При оценке их огнестойкости следует учитывать то, что она определяется не только специфическими свойствами материала, но условиями его применения и использования. Существенное влияние на огнестойкость пенопласта оказывает как комбинация с другими строительными материалами, так и расположение часто необходимых или желательных защитных и покровных слоев. Что касается специфических свойств материала, то здесь следует различать пенопласты из пенополистирола типа ПСБ и ПСБ-С. Тип ПСБ-С относятся к группе самозатухающих. Благодаря этому существенно снижается воспламеняемость и распространяемость пламени на поверхности пенопласта. При горении полистирольного пенопласта выделяется около 1000 МДж/м3 тепловой энергии. Для сравнения, при горении сухой древесины выделяется 7000...8000 МДж/м3. Таким образом, при равном объеме пенополистирол дает значительно меньшее повышение температуры при пожаре

4. Устойчивость к воздействию влаги

Водопоглощение не превышает 3%, поэтому пенопласт не оседает и не теряет своих теплоизолирующих свойств в отличие от минеральной ваты.  
Пенопласт незаменим для утепления подземных частей здания, фундаментов, стен, подвалов, цокольных этажей, где применение других видов теплоизоляции недопустимо вследствие капиллярного поднятия грунтовых вод, и предохраняет гидроизоляцию от вредного воздействия окружающей среды .

5. Долговечность пенополистирола

 

      Пенополистирольные плиты (по существу являясь пластиком) устойчивы к старению и при правильном применении сохраняет стабильные свойства форму и размеры длительное время, – т.е. является долговечным материалом. Сегодня, существуют данные натурных наблюдений и экспертное заключение, которые доказывают, что в материал, заложенный в конструкцию около 30 лет назад не подвергся необратимым изменениям (размер плит, например, вследствие усадки или сжатия и т. д.). Надо отметить, что сама технология производства пенополистирола фирм BASF, разработанная 50 лет назад в 1950 году, поэтому и возраст натурных испытаний не столь велик. Однако в лаборатории НИИСФ г.Москве были проведены исследования на долговечность и необходимые испытания пенополистирола на анализ характерных циклических изменений температуры наружного воздуха в годовом цикле для климатических условий средней полосы России. В климатической камере было смоделированы температурно-влажностные воздействия на фрагменты конструкций, в которых есть пенополистирол. Всего было проведено 80 циклов испытаний образцов пенополистирольных плит. Получены следующие выводы, что пенополистирольные плиты успешно выдержали циклические испытания на температурно-влажностные воздействия в количестве 80 циклов, что может быть интерпретировано как соответствующее количество условных лет эксплуатации в многослойных ограждающих конструкций с амплитудой температурных воздействий ± 40оС.

3. Отношение к химическим средам и биологическому воздействию

Пенополистирол обладает высокой стойкостью к различным веществам, включая морскую воду, солевые растворы, известь, цемент, гипс, ангидрид, щелочи, разведенные и слабые кислоты, мыла, соли, удобрения, битум, силиконовые масла, спирты, клеящие, водорастворимые краски.

 

Устойчивость пенополистирола к воздействию химических веществ.

ВОЗДЕЙСТВУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО
Солевые растворы (морская вода)	+
Мыла и растворы смачивающих  веществ	+
Отбеливающие вещества, например: гипохлорит, хлорная вода, растворы перекиси водорода	+
Разведенные кислоты	+
Соляная кислота 35%-я, азотная кислота до 50%-ной	+
Безводный кислород, например: дымящая серная кислота, 100% муравьиная кислота	-
Едкий натрий, нашатырный спирт	+
Органические растворители. Например: ацетон, уксусный эфир, бензол, ксилол, растворители лака, трихлорэтилен	-
Насыщенные алифатические углеводороды, медицинский бензин, уайт-спирит	-
Парафиновые масла, вазелин	+-
Дизельное топливо	-
Карбюраторное топливо (нормальный бензин и бензин «супер»)	-
Спирты, например: метанол, этанол	+-
Кремнийорганическое масло	+
+      устойчив: пенополистирол не разрушается даже при длительном воздействии
+ -  условно устойчив: при длительном воздействии  пенополистирол может дать усадку или  разрушается поверхностный слой-
-     неустойчив: пенополистирол более или менее быстро дает усадку или растворяется