На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Влияние минеральных наполнителей на процессы газообразования в пенополимерминеральных системах
Умеркин Г.Х.,
д.т.н., Копцов В.А.,
Семенова Е.С. ОАО «ВНИПИэнергопром»
  Для выяснения
роли и механизма деяния минеральных наполнителей на высоконаполненные пенополиуретановые
системы в ОАО «ВНИПИэнергопром» были проведены исследования действий, происходящих
в пенополимерминеральных (ППМ) композициях, используемых для получения
теплогидроизоляционных конструкций теплопроводов.
Образование
пузырьков газа в полимерной композиции – 1-ый шаг получения пены. Для ППМ систем
таким газом является двуокись углерода, выделяющаяся при содействии
изоцианата с разными компонентами системы.
Ниже приведены
результаты исследований, проведенных в ОАО «ВНИПИэнергопром» по исследованию
влияния разных наполнителей на процесс зарождения пузырьков
(рис.1).
Как видно из
рисунка, в отсутствие добавок не наблюдалось никаких конфигураций системы (кривая
4) в течение наиболее 20 секунд.
При добавлении
мелкодисперсных наполнителей: двуокиси титана (кривая 3), дюралевой пудры
(кривая 1) и мелкодисперсного, также крупнодисперсного песка (кривая 2)
наблюдается картина нарастания активности газообразования.
Для каждого из
наполнителей характерен собственный индукционный период и своя скорость исходного
газообразования. Более активной оказалась дюралевая пудра.
ППМ композицию
следует отнести к категории гетерогенных дисперсных систем, состоящей из
газообразователей, водянистой и жесткой фаз.
В таковых
системах инициирование зарождения газовых пузырьков в присутствии готовых
поверхностей раздела фаз – дисперсных наполнителей наступает при степенях
пересыщения наиболее низких, чем для гомогенных систем.
Активным
инициатором зарождения газовых пузырьков являются поверхности раздела фаз,
которые образуются при внедрении нерастворимых в воде наполнителей. На этих
поверхностях и происходит адсорбция молекул двуокиси углерода – основного
вспенивающего агента и рост газовых пузырьков.
Таковым образом,
в гетерогенной ППМ композиции инициаторами зарождения газовых пузырьков
являются дисперсные инертные наполнители.
Газ,
выделяющийся из раствора, быстро образует в водянистой фазе бесчисленное множество
пузырьков
. Эти пузырьки быстро
стабилизируются во время отверждения композиции, когда быстро наращивается
вязкость системы.
Набросок 1.
в ППМ
композиции.
Согласно (1) процесс образования газовых пузырьков в растворе газ –
жидкость можно представить в схематическом виде (рис.2).
Набросок 2.
Измерение концентрации газа в растворе при образовании и росте ячеек в
полимерной фазе.
Эту
теоретическую схему можно использовать для описания процесса образования ППМ
композиций. Представим, сначала, что в системе отсутствует агент
зародышеобразования.
раствор пересыщен газом до таковой концентрации, при которой начинается
самозарождение пузырьков с одновременным быстым образованием пены. Прирастить
скорость образования газа можно хим методом – введением катализаторов, реакции
изоцианата с водой либо физическим – увеличением температуры либо понижением
давления.
) длится до того времени, пока
концентрация газа не начинает уменьшаться за счет образования новейших пузырьков и
диффузии газа в ранее образовавшиеся пузырьки. С этого момента пузырьки могут
увеличиваться в размерах при диффузии газа из наименьших пузырьков в огромные, при
слиянии пузырьков, при температурном расширении газа в пузырьках.
равен приблизительно 10 сек. Начало зоны
соответствует возникновению пены. Время, соответственное зоне
,
зависит от рецептуры, типа катализатора, связывающего и т.д., но составляет не
менее 80-120 сек. – времени заслуги наибольшего размера пены. Интервал зоны
определяется по моменту, когда закончен подъем
пены.
Таковым образом
на исходных стадиях образования пены действует ряд причин, стабилизирующих
процесс получения пенополимерминеральных композиций:
- повышение
вязкости полимерной фазы препятствует утонению перегородок; для вспененной ППМ
системы этот фактор играет самую большую роль и преобладает спустя приблизительно 60
секунд опосля начала образования пены.
Важен и фактор
изменения вязкоупругих параметров пеносистемы. При получении твердых ППМ система
переходит в пластичный гель, а потом преобразуется в твердый полимер.
Из рисунка 2 видно,
что момент интенсивного роста размера пены сопровождается повышением
молекулярной массы композиции и образованием трехмерной сетчатой структуры.
Водянистая
полимерная фаза в процессе отверждения повсевременно перебегает в высоковязкий
полимер. Отдельные узлы разветвления преобразуются в поперечные связи,
полимерная фаза становится нерастворимой, но сохраняет упругость. Предстоящее
развитие сетчатых частей структуры приводит к резкому понижению вязкости.
В моменты
максимального газовыделения стены пор могут разрываться, что приводит к
образованию открытоячеистых систем.
Раскрытие пор
может не происходить, когда в момент наибольшего газообразования степень
превращения в сетчатый полимер недостаточно высока и опосля окончания
газовыделения отверждение системы происходит с высочайшей скоростью. В нашей
практике получения ППМ композиций выходила в большей степени закрытоячеистая
система, потому что в момент наибольшего газовыделения достигалась высочайшая
степень перевоплощения олигомера в крепкий полимер за счет вспенивания и
отверждения ППМ системы в области высокоэластичного состояния.
Не считая того в
нашем технологическом процессе употребляется изохорный метод получения
закрытоячеистой системы методом конфигурации давления снутри ограниченного размера
формы, что предопределяет получение закрытоячеистой структуры ППМ изоляции.
Перечень
использованной литературы.
1.
Harding R.H., Hilado C.&, J. Appe.
 Polyer. Sci.,
1964,
5 p.2445-2460
Информационная система по
теплоснабжению – РосТепло.
,
.
.
ru
Наши филиалы: Самара / Омск / Казань / Челябинск / Ростов-на-Дону / Уфа / Москва /