ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ И РЕЦЕПТУРА ПОЛИУРЕТАНОВЫХ И ФЕНОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ЗАЛИВОЧНЫХ ПЕНОПЛАСТОВ
Значительное распространение беспрессовых пенопластов на основе вязко-жидких смоляных заливочных композиций объясняется многими положительными физико-механическими свойствами этих пенопластов и сравнительно простой технологией их изготовления.
Из заливочных пенопластов можно получать средний слой строительных конструкций как непосредственно в полости панелей, так и путем вспенивания жидких композиций в отдельных формах. Полиуретановые и феноло-формальдегидные пенопласты целесообразнее вспенивать непосредственно в полости конструктивных элементов. При этом полиуретановые пенопласты обладают хорошими адгезионными свойствами и имеют незначительную усадку. Феноло-формальдегидпые же пенопласты имеют низкую адгезию к большинству строительных материалов, поэтому на внутренние поверхности конструкции необходимо предварительно наносить синтетические клеи.
В основе метода получения газонаполненных полиуретановых пенопластов лежит реакция поликонденсации карбоксил- и гидроксилсодержащих полимеров с диизоцианатами и водой [24]. Реакция протекает при смешивании исходных компонентов: полиэфира, днизоцианата и воды в присутствии соответствующих катализаторов и эмульгаторов [2, 10, 11].
Особенностью производства полиуретановых пенопластов является необходимость быстрого смешивания исходных ингредиентов и заливки их в форму для вспенивания и структурирования массы. При этом приготовленная композиция должна иметь определенную консистенцию, обладать достаточной жизнеспособностью и отверждаться при заданном температурном режиме. Разработано несколько методов регулирования жизнеспособности исходной композиции, которые заключаются в подборе соотношения исходных компонентов и использовании различных приемов смешивания.
Полиуретановые заливочные пенопласты изготавливают непрерывным или непрерывно-периодическим методом.
Непрерывный метод состоит из подготовки исходных компонентов, их смешивания, вспенивания и формования на транспортере, выдержки блоков, обрезки кромок и разрезки блоков на плиты заданных размеров. Этот метод не позволяет заливать полиуретановые пенопласты непосредственно в полость конструкции. Процесс производства полиуретановых пенопластов непрерывно-периодическим методом состоит в следующем. Приготавливают две смеси: первую — из изоцианата и замещенного изоцианата, вторую — из полиэфира и всех остальных компонентов, входящих в рецептуру [24]. Обе смеси перемешивают в механическом смесителе и заливают в формы или полость конструкции. Химические реакции, протекающие при вспенивании смеси, сопровождаются выделением тепла, которое способствует отверждению полиуретановых пенопластов. В настоящее время разработаны рецептуры заливочных полиуретановых композиций, которые могут вспениваться при нормальной температуре после нанесения тонким слоем на строительные конструкции. Производство таких композиций может быть организовано не только в условиях завода, но и непосредственно на строительных объектах.
Серьезными недостатками полиуретановых пенопластов являются высокая стоимость, дефицитность и токсичность компонентов. При работе с ними необходимо иметь хорошую приточно-вытяжную вентиляцию и соблюдать определенные меры предосторожности.
Из феноло-формальдегидных пенопластов (незаливочных) достаточно большое распространение ПОЛУЧИЛИ материалы ФФ, ФК-20, ФК-40, ФС-7 и др. [10]. В зависимости от количества газообразователя и содержания каучука в композиции можно получать феноло-формальдегидные пенопласты объемным весом от 50 до 500 кг/м3.
Основным положительным свойством указанных пенопластов является их высокая теплостойкость. Так, например, пенопласт ФФ объемным весом 200 кг/м3 может длительное время выдерживать температуру 200°С. В то же время технология получения феноло-формальдегидных пенопластов типов ФФ и ФК сравнительно трудоемка и предусматривает дополнительную термообработку при 150—200°С. Время термообработки зависит от толщины получаемых изделии, а также от содержания отверждающих и вулканизирующих добавок. Длительность процесса производства этих пенопластов составляет 7—9 ч, поэтому в строительстве их не применяют.
Значительно больший интерес для строительства представляют феноло-формальдегидные заливочные композиции, способные вспениваться и отверждаться без дополнительного нагревания или с незначительным подогревом форм.
В состав исходной композиции помимо феноло-формальдегидных смол резольного типа (С-35, Ф-9, БМ-25, ФРВ-1 и др.) входят кислый или щелочной отвердитель и алюминиевая пудра (ПАК-9, ПАК-4). В некоторых случаях в качестве модифицирующих добавок применяют поливиниловый спирт и небольшое количество поверхностно-активных веществ, способствующих получению пенопластов с однородной ячеистой структурой. В результате реакции поликонденсации исходная композиция разогревается до 70— 150°С, вследствие чего происходит взаимодействие отвердителя с алюминиевым порошком. При этом выделяется водород или углекислый газ, который вспенивает отверждающуюся смолу.
Исходным сырьем для изготовления заливочных феноло-формальдегидных пенопластов ФРП является феноло-формальдегидная смола резольного типа ФРВ-1А и катализатор ВАГ-I, ВАГ-2 или ВАГ-3. Смола ФРВ-1А — вязкая гомогенная жидкость серебристого цвета; удельный вес ее 1,235—1,245 г/см3. Она растворяется в воде, ацетоне, этаноле и других растворителях. Серебристый цвет смоле придаст алюминиевая пудра, введенная в смолу в количестве 3%.
Кислотный катализатор ВАГ-1 —светло-желтая жидкость, удельный вес ее 1,27 г/см3. Катализатор состоит из смеси двух кислот и мочевины. Кислотный катализатор ВАГ-2 — маслянистая жидкость темного цвета, имеющая удельный вес 1,45 г/см3. Во ВНИИСС продолжается разработка более совершенных рецептур композиций. В частности, разработан катализатор ВАГ-3, который обеспечивает получение пенопластов с меньшей остаточной кислотностью.
Технологический процесс изготовления феноло-формальдегидных пенопластов на основе заливочных композиций состоит из предварительной подготовки изделий или формы, приготовления исходных компонентов, их тщательного перемешивания в соответствии с рецептурой и заливки жидкой композиции в изделие или форму.
При совмещении феноло-формальдегидной смолы с катализатором под действием экзотермического тепла реакции поликонденсации феноло-формальдегидная смола переходит в неплавкое и нерастворимое состояние— резольную стадию. При этом, несколько опережая отверждение, происходит вспенивание композиции за счет выделения водорода в реакции кислоты с алюминиевой пудрой.
