|
Линейная структура молекул
полистирола, его способность к большим высокоэластичным деформациям и высокие
механические свойства позволяют получать на его основе пенопласты IB широком
интервале объемных весов и прочностных показателей.
Способ получения пенополистирола впервые описан в 1928 г. [176,248], а его промышленное производство начато в 40-х годах текущего столетия [119, 252].
С тех пор производство пенополистирола неуклонно развивается и
совершенствуется [6, 42].
В настоящее время пенополиетирол получают как с
применением повышенного давления (прессовым, автоклавным, экструзионным
методами), так и всеми видами беспрессового метода. В СССР в основном нашли
применение прессовый и беспрессовый методы получения пенополистирола.
ПОЛУЧЕНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА ПРЕССОВЫМ МЕТОДОМ
Прессовым методом в СССР изготовляют главным образом
пенопласты марок ПС-1 и ПС-4, а также марок ПС-2, ПС-5, ПС-18, ПС-254,
ПС-БСГ, ПМХС, ПДХС и др., которые находятся или в стадии лабораторной
обработки или выпускаются в небольших количествах [5, 41, 42].
Сырье. Пенопласты марки ПС изготовляются на основе
эмульсионного полистирола и различных газообра- зователей: пенопласт марки
ПМХС изготовляют на основе полимонохлорстирола, а марки ПДХС — на основе
полидихлорстирола.
Для получения пенопластов марок ПС используют эмульсионный
полистирол марки Б (ГОСТ 9440—64). 1.1 о получают путем шульсионион полимеризации
сгн- рола в виде тонкодисперсного порошка Он имеет молекулярный вес ,в
пределах 70 000—200 000 и должен удовлетворять требованиям ГОСТ 9440—64
Технология получения пенопластов марок ПС, ПМХС и ПДХС
различается только видом применяемого сырья, рецептурами и технологическими
параметрами получения.
Пенопласт ПС-1 изготовляют-из полистирола и порофора
ЧХЗ-57 (соответственно 100 и 2—5 вес. ч).
Отпрессованные заготовки вспенивают в гидравлических или
формовочных камерах при 100—<105°С в среде насыщенного водяного пара.
Конфигурация изделий после вспенивания зависит от профиля отпрессованных
заготовок (прямоугольные плиты, полусферы и т. д.).
Промышленность выпускает пенопласт ПС-1 главным образом в
виде прямоугольных плит, которые легко поддаются обработке и склеиванию друг
с другом, с металлами и другими материалами. Изделия из отпрессованных
заготовок формуют методом направленного вспенивания (или методом
самоформования) Отпрессованную пластину накрывают крышкой с уплотнителем и
закрепляют в ограничителе приспособления, внутренние размеры которого
соответствуют размерам изделия. Формующее приспособление помещают в паровую
камеру и повышают температуру в ней до 100°С. Создаваемое под крышкой
давление ( 1,2 ат) вызывает деформацию заготовки. Одновременно с
(направленной деформацией заготовки происходит ее вспенивание. Получаемое
изделие имеет конфигурацию ограничителя.
Количество газаобразова- объемным весом (от 60 до теля В е
с.ч/100 бес чполимер&22® кг'м ,и выше) в зависимости от количества
вводимого в исходную смесь газообразователя ( 29). Пенопласт ПС-1 изготовляют
в соответствии с СТУ 9-91-61 «Пенопласт плиточный марки ПС-1» в виде плит
шириной 500 мм, длиной 1000— 1200 мм и толщиной 40—70 мм.
Пенопласт ПС-4 изготовляют на основе эмульсионного
полистирола и минеральных газообразователей: углекислого аммония NH4(C03)2 и
бикарбоната натрия NaHC03.
Пенопласт ПС-4 выпускают в виде прямоугольных плит
размером до 1500X1500 мм, толщиной не менее 50 мм. Плиты пенопласта легко поддаются обработке и склеиваются друг с другом, с металлами и другими
материалами. В зависимости от количества газообразователя можно получать
пенопласт ПС-4 объемным весом от 30 до 80 кг/м3.
Пенопласт ПС-4 изготовляют в соответствии с СТУ 9-92-61
«Пенопласт плиточный марки ПС-4» и ТУ М-678-56 «Пенопласт термоизоляционный
марки ПС-4».
Пенопласт ПС-2 изготовляют по следующей рецептуре (в вес.
ч.): эмульсионный полистирол 100, поро фор ДАБ 5-7. Температура прессования
исходной смеси 155—165°С; удельное давление 150 кгс/см2. Отпрессованные
заготовки .вспенивают в среде насыщенного водяного пара или воздуха при
110—130°С.
В зависимости от содержания газообразователя можно
получить пенопласты с объемным весом от 100 кг/м3 и выше ( 29). Пенопласт
можно выпускать в виде плит, легко поддающихся обработке и склеиванию друг с
другом, с металлами и другими материалами, или другой формы. Пенопласт ПС-2
окрашен в оранжевый цвет вследствие наличия окрашенных остатков продуктов
разложения газообразователя.
Пенопласт ПС-18 можно изготовить на основе эмульсионного
полистирола (100 вес. ч.) и порофора 18 (5 вес. ч.). Температура прессования
— 160—170°С при удельном давлении 150 кгс см2. Заготовки вспенивают в среде
насыщенного водяного пара при 100—105°С.
Пенопласт ПС-18 можно выпускать в виде плит и формованных
изделий. В зависимости от количества газообразователя объемный вес ПС-18
составляет 30 кг/м3 и выше (см. 29). Структура материала мелкоячеистая и
равномерная. ПС-18 обладает специфическим запахом, обусловленным продуктами
разложения иорофо- p.i 18. который с течением ирочонп исчезает Цвет мне лпн
белый
Пенополистнрол ПС-254 изготовляют прессовым методом на
основе эмульсионного полистирола (100 вес. ч.) и порофора-254 (4—5 вес. ч.).
Температура прессования—140—145°С при удельном давлении 150— 100 кгс/см2.
Заготовки вспенивают в среде насыщенного пара при 98—100°С. Объемный вес в
зависимости от содержания газообразователя составляет 100 кг/м3 и выше. Цвет
изделия — белый с зеленоватым оттенком.
Пенопласты получают прессо- оым методом на основе
полимонохлорстирола и полиди- хлорстирола с применением в качестве
газообразователя иорофора ЧХЗ-57 (температура прессования 160—170°С при
удельном давлении 150 кгс/см2). Заготовки вспенивают в среде водяного пара
при 98—100°С при наличии в композиции пластифицирующих добавок или в
глицерине при 130—140°С.
В рецептуру ПМХС для снижения горючести вводят небольшое
добавочное количество антипиренов (например, трехокись сурьмы). Содержание
хлора в полиди- хлорстироле вполне достаточно для получения негорючих
пенопластов ПДХС и без антипиренов.
Техника безопасности. Производство пенополистнрола
прессовым способом связано с использованием значительного количества
порошкообразных горючих материалов, огнеопасных жидкостей и химически
нестойких соединений — порофоров [80].
Эмульсионный полистирол — легкогорючее вещество. Его
температура воспламенения 400°С (легко воспламеняется от пламени спички). При
горении плавится и растекается. Горит с выделением большого количества тепла
(7500 ккал/кг) и копоти; скорость выгорания от 30 до 48 кг/м2-ч.
Пыль полистирола в смеси с воздухом образует взрывоопасные
концентрации. Нижний предел взрыва пыли в зависимости от ее дисперсности
находится .в пределах 20—40 г/ж3. Температура самовоспламенения пыли 670°С.
Порофоры являются пожароопасными веществами. Наибольшую
пожарную опасность из рассмотренных порофоров, применяемых для получения
пенополистнрола, представляет порофор ЧХЗ-57. При значительной массе он
начинает разлагаться при 60°С с саморазогре- п.пик'м. лакапчппакнцнмги
гампнпспллмсптмгм. При бы CI ром nai ропаппм до 10()"С иачмпагн'я
трыичатос раз
ложение с обильным выделением газа. Влажным порофор
разлагается быстрее, чем сухой.
Порофор ЧХЗ-57 легко загорается от искры, спички и других
маломощных источников тепла. Горит энергично, ярким пламенем и при
определенных условиях разлагается со взрывом. Разложение порофора не носит
бризантного характера. Пыль порофора как в осевшем, так и во взвешенном
состоянии очень опасна. Взвешенная пыль образует с воздухом взрывоопасные
смеси при концентрации от 5,2 г!м3 и выше. Температура самовоспламенения пыли
990°С.
Пары и продукты разложения (в частности, тетра-
метилсукционодинитрил) обладают высокой токсичностью, .вызывают повышенную
возбудимость и удушье.
Минеральные газообразователи, в частности углекислый
аммоний, также обладают известном пожарной опасностью. Одним из продуктов
разложения углекислого аммония является аммиак, который в замкнутых объемах
может образовывать с воздухом взрывоопасные концентрации (нижний
предел—15,5%, верхний— 28%). Температура самовоспламенения 650°С.
Этиловый спирт — легковоспламеняющаяся жидкость, горящая
синеватым пламенем с выделением 7402 ккал/кг тепла (температура вспышки 13°С;
самовоспламенения паров 404°С). Его пары образуют с воздухом взрывоопасные
смеси (нижний предел — 3,6%, верхний— 19%).
При подготовке компонентов для смешения основная пожарная
и санитарная опасность заключается в засорении помещения порошкообразными
материалами и образовании значительного количества пыли, которая очень
чувствительна к источникам воспламенения. Поэтому при подготовке компонентов
следует соблюдать следующие требования:
1) транспортировать и расфасовывать порофоры (в
особенности порофор ЧХЗ-57) осторожно, не допуская ударов тары при ее
скольжении; расфасовку вести в изолированных отсеках-шкафах с улавливанием
пыли; порофор хранить на расстоянии не ближе 1 м от отопительной арматуры;
2) разгрузку полистирола из мешков и бункеров
изолировать или применять передвижные аспирационные аппараты;
3) .не допускать и помещении скопления
пера.(груженных метком п бочек, а также пустой тары.
При смешении компонентов в шаровых мелышцах необходимо
соблюдать следующие требования:
1) оборудовать для улавливання пыли при загрузке и
выгрузке композиции из шаровой мельницы мощный местный отсос;
2) постоянно контролировать температуру в шаровом
мельнице;
3) заполнять мельницу негорючим газом;
4) заземлять корпус мельницы.
Просеивать композиции необходимо на виброситах,
заключенных в кожух, перемещать композиции желательно пневмотранспортом.
В результате неисправности или негерметичности прессформы
при прессовании наружу может выходить значительное количество образующихся
газов, паров жидкостей и продуктов разложения порофоров и полимеров. Для
уменьшения пожарной п санитарной опасности при прессовании все дозировочные
столы и прессы оборудуются системами аспирации. Необходимо следить за
герметичностью прессформ. Прессы должны быть оборудованы автоматическими
устройствами для точного поддержания технологических параметров.
Вспенивание заготовок в паровых камерах или вод ных ваннах
не представляет пожарной опасности. Зат_ процесс механической обработки
пенопласта пожароопасен.
Пенополистирол — легкогорючее вещество.
Воспламеняется даже от маломощных источников пламени. Температура
самовоспламенения около 400°С. Пламя сравнительно быстро распространяется по
поверхности материала (~1—1,5 м/мин).
При резке пенопласта выделяется пыль, образуются отходы.
Необходимо постоянно следить за .исправностью режущего инструмента и системы
аспирации, не допускать скопления пыли и отходов. По пожарной опасности производство
пенополистирол а относится к категории Б; по правилам устройства
электроустановок — к классу В-И [80].
Свойства и области применения. Пенопласты марок ПС-1 и
ПС-4 .имеют равномерную замкнуто-ячеистую структуру. Все физико-механические
свойства этих пенопластов зависят от их объемного веса: с его повышением
учи-лпчипаютси прочностные показатели, снижаются В0Д0П01 лощение,
гигроскопичность, ноздухо- и паронро-
ницаемость и т. д.
Пенопласт ПС-4, полученный с применением минеральных
газообразователей, является более жестким по сравнению с ПС-1 и отличается
повышенной теплостойкостью: он сохраняет свои размеры до 80°С, в то время как
пенопласт 11С-1 — до 70°С ( 30).
Перечисленные марки пенополистирола горючи, что является
их существенным недостатком.
Пепопласты, полученные па основе поличопохлорсги рола и
полпдилхлорстнрола, не поддерживают горения, так как введение хлора в
бензольное ядро стирола снижает горючесть полимера и на 20—30° повышает его
теплостойкость.
Основные физико-механические свойства пенопластов ПМХС и
ПДХС приведены в 15 [5, 12, 42].
Пенополистирол, полученный прессовым методом, применяется
в строительстве в качестве теплоизоляционного и конструктивного материала для
изготовления трехслойных стеновых панелей плит покрытий, перегородок, дверей
н т. я.
|