Прогнозирование и технологические условия повышения долговечности пенополиуретана для строительных изделий

• Автор: Лысенко, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Классификация пенопластов.

1.2 Ячеистая структура ППУ и методы ее оценки.

1.3 Физикомеханические свойства ППУ

1.3.1 Механические характеристики ППУ

1.3.2 Ползучесть, остаточная деформация и релаксация напряжения ППУ.

1.3.3 Влияние температуры на механические

характеристики ППУ.

1.4 Физикохимические свойства ППУ

1.5 Прогнозирование физических и механических характеристик пенопластов при старении
1.5.1 Закономерности разрушения и деформирования пенопластов при длительном нагружении
1.5.2 Тепловое старение жестких пенополиуретанов.
1.5.3 Атмосферостойкость пенополиуретанов
1.6 Применение пенополиуретана в строительстве
1.7 Выводы
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.
2.1 Объекты исследований
2.1.1 Выбор утеплителя.
2.1.2 Выбор жидких агрессивных сред
2.1.3 Изготовление образцов
2.2 Приборы и приспособления для механических
испытаний пенопластов.
2.2.1 Стенд для испытаний при центральном
поперечном изгибе
2.2.2 Установка для испытаний на сжатие
2.2.3 Установка для испытаний на пенетрацию
2.3 Приборы и приспособления для физикохимических
и климатических испытаний пенопластов
2.3.1 Стенд для длительных статических испытаний пенопластов в натурных условиях.
2.3.2 Приспособления для циклических испытаний.
2.3.3 Установка для определения прочности клеевых соединений пенополиуретана с различными материалами.
2.3.4 Прибор для определения коэффициента линейного термического расширения.
2.3.5 Установка для УФоблучения.
2.3.6 Установка для теплового старения пенополиуретана.
2.3.7 Изучение структуры ППУ оптическим методом
2.4 Способы получения и обработки экспериментальных
данных.
2.4.1 Определение основных параметров работоспособности
при разрушении и деформировании
2.4.2 Применение метода графоаналитического дифференцирования для определения коэффициентов
уравнения Аррениуса при пенетрации.
2.4.3 Обработка экспериментальных данных при физикохимических и климатических испытаниях
2.4.4 Расчет геометрических коэффициентов, характеризующих работу ячеистой структуры при различных видах нагружения
2.4.5 Статистическая обработка экспериментальных данных
2.5 Выводы.
3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ И ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ПЕНОПОЛИУРЕТАНА
3.1 Особенности механического поведения пенополиуретана
при длительном нагружении
3.2 Влияние структуры на закономерности разрушения и долговечность пенополиуретана.
3.3 Влияние структуры на закономерности
деформирования и долговечность пенополиуретана.
3.3.1 Определение остаточной деформации.
3.3.2 Влияние степени сжатия на структуру и коэффициенты, определяющие долговечность пенополиуретана.
3.4 Особенности механического поведения пенополиуретана
при испытаниях пенетрацией
3.5 Выводы
4 ВЛИЯНИЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ И АТМОСФЕРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА СТРУКТУРУ И
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА
4.1 Влияние жидких активных сред на механические и теплофизические характеристики пенополиуретана.
4.2 Влияние колебаний температуры и влажности
на долговечность пенополиуретана.
4.3 Влияние циклических температурновлажностных воздействий на прочностные и деформационные
характеристики пенополиуретана.
4.4 Влияние УФоблучения на структуру и
долговечность пенополиуретанов.
4.5 Влияние длительного теплового воздействия
на структуру и долговечность пенополиуретанов
4.6 Влияние циклических температурновлажностных воздействий на прочность клеевого крепления пенополиуретана при дополнительной теплоизоляции
строительных конструкций.
4.7 Определение коэффициента линейного
термического расширения пенополиуретана
4.8 Определение коэффициента линейного термического расширения пенополиуретана в комбинациях
с различными материалами.
4.9 Выводы.
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА И СПОСОБЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ В
СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ
5.1 Технические характеристики и область применения исследуемых пенополиуретанов.
5.2 Конструктивные и технологические приемы повышения долговечности строительных изделий из пенополиуретана
5.3 Методика прогнозирования долговечности утеплителя
5.4 Примеры определения долговечности пенополиуретана
в конструкциях утепления.
5.5 Определение долговечности пенополиуретана в
конструкциях утепления при помощи диаграмм.
5.6 Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Образование ячеистой структуры и ее связь с технологией получения пен рассмотрены довольно подробно многими авторами 2,7,,. Строение ячеек пенопластов зависит от ряда факторов, действующих на стадии получения пенополимера температурой пересыщения раствора, давлением растворенного газа, скоростью газообразования, реологическими и поверхностными свойствами расширяющейся композиции, а также энергетическими факторами и законами симметрии пространственных систем 7. Пеноматериалы различаются также содержанием полимераосновы и кажущейся плотностью. У пеногшастов с низкой кажущейся плотностью объемное содержание полимера составляет . Полимер распределяется в виде тяжей стержней, вершин узлов и тонких пленок стенок образуя ячейки, заполненные газом. В значительной мере стенки ячеек изогнуты, в то время как тяжи не искривлены и входят своими концами в узлы 7,,. Ячеистая структура большинства легких пенопластов имеет полиэдрическую форму с гранными ячейками, однако, встречается и сетчатая ретнкулированная структура, которая может образоваться при полном выжигании стенок ячеек взрывным методом, действием растворителя, при термомеханических воздействиях 7,. Как и большинство пенопластов ППУ низкой кажущейся плотности имеют полиэдрическую структуру. Ячеистая структура жестких пенополиуретанов на основе простых ППУ5А и сложных ППУЗС полиэфиров близка к вышеуказанной, а форма ячеек приближается к гранной. Для некоторых видов пенополиуретанов ПГГУИП свойственна структура, при которой наряду с макроячейками в материале существуют микроячейки, что приводит к образованию ячеек овальной формы и исчезновению полиэдрической структуры. В качестве примера представлены макрофотографии рисунок 1. Механизм образования подобных взаимопроникающих ячеистых структур объясняется перенасыщением газа в системе, что приводит к вторичному вспениванию композиции 7. С увеличением объемной доли полимераосновы в пределах структура пенопласта несколько видоизменяется. Хотя форма ячеек сохраняется прежней, доля полимера в узлах ячеек увеличивается, а отношение длины тяжей к их ширине уменьшается. Совершенно иной вид имеет ячеистая структура пеноматериалов повышенной кажущейся плотности. В этом случае оказывается затруднительным выделение стенок, тяжей, узлов в структуре. Рисунок 1. Одной из основных характеристик макроструктуры ГТПУ является степень замкнутости ячеек. Некоторые исследователи определяли парциальное или общее давление газа в замкнутых ячейках и его изменение во времени. Для этого использовались различные методы химический анализ, способ перепада давления газа внутри и снаружи замкнутых ячеек, определение газа в образцах при их разламывании. Другой важный параметр макроструктуры пенополиуретанов линейные размеры ячеек. Измерения их встретили затруднения изза неравномерности величины ячеек, а также вследствие того, что форма ячеек у различных марок ППУ может сильно меняться. Степень вытянутости ячеек принято характеризовать коэффициентом формы ячеек, который равен отношению их длины к ширине. Вытянутость ячеек сильно влияет на анизотропию физикомеханических свойств ППУ. Методы определения отдельных параметров макроячеек ППУ не позволяют получить общую оценку структуры пеноматериалов. Существует множество методов определения обобщенного параметра макроструктуры пенополимеров. Заслуживает внимания метод Барта 7,, предназначенный для интерпретации многих фундаментальных физических свойств пенополиуретанов. Суть метода заключается в определении обобщенного параметра макроструктуры по измеренным диффузионным характеристиками пенополиуретанов. Авторами установлена связь между эффективным коэффициентом диффузии пенопласта Дэфф и коэффициентом диффузии полимераосновы Д
, ДР т, 1. Бге0м геометрический фактор, определяемый соотношением длины стенок ячеек к их толщине объем пустот в ячейках образца. Из числа факторов, характеризующих ячеистую структуру пенопластов, наибольшее распространение получил показатель кажущейся плотности показатель объемного веса, косвенно выражающий соотношение твердой и газообразной фаз в материале. Р Уи1П угП, 1.